Digital Intelligence Laboratory
"Biological Network Packet"™

<  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12

Rys 1. Kręgi Vesyper™

"Biologiczna Sieć Pakietowa"™

Computational Neuroscience, Digital Intelligence Laboratory, 2010

Przedmowa

Niniejsze opracowanie jest kontynuacją poprzedniego opracowania "Kręgi VESYPER"™ [Vesyper™ circles], które zostało przedstawione na stronie <<tutaj>>, przy czym tam przedstawiono funkcjonowanie mózgu z czysto biologicznego punktu widzenia, natomiast tutaj uogólniono ten punkt widzenia do wszelkich innych środowisk opartych na przetwarzaniu informacji, włączając w to środowisko niebiologiczne takie, jak informatyczne.

Zakłada się, że istnieje pewna uniwersalna ogólna teoria funkcjonowania umysłu, według której przebiegają procesy w mózgu człowieka, realizujące jego umysł. Aby zbliżyć się do tej teorii można spróbować wyjść z czysto biologicznej teorii funkcjonowania mózgu, a następnie poprzez abstrakcję pominąć czysto biologiczne aspekty realizacji funkcjonalności umysłu i przedstawić je w nieożywionej technologii, podatnej na modelowanie i doświadczanie, jaką jest informatyka. Jest to podejście koneksjonistyczne [connectionist approach], w którym poszukiwanie rozwiązania umysłu w informatyce uzyskuje się na podstawie wzorowania się na budowie i funkcjonowaniu mózgu.

Jak wynika z opracowań różnych autorów, rozwiązania koneksjonistyczne [connectionist solutions] wzorują się na cechach i funkcjonalności kory nowej [isocortex], która stanowi około 80 % kory mózgowej i zalega w bocznych obszarach kory mózgowej [lateral cortex]. Przetwarzanie w tej korze przebiega w sposób równoległy [parallel] w jednostkach znanych mikrokolumnami, prostopadle do powierzchni kory. Typowym przykładem takiej kory jest kora wzrokowa [visual cortex] zlokalizowana w płacie potylicznym [occipitał lobe], posiadająca wyższe ośrodki przetwarzania zlokalizowane w płacie skroniowym [temporal lobe] i płacie ciemieniowym [parietal lobe].

Kora nowa [isocortex] nadaje się do obsługi analizatorów sensorycznych [sensory analyzers] stosowanych w procesach rozpoznania obiektów [object recognition], natomiast przetwarzanie w korze starej [archicortex] i korze przejściowej [periarchicortex], zalegającej w przyśrodkowych obszarach kory mózgowej [medial cortex], jest przetwarzaniem sekwencyjnym z możliwością obsługi pamięci. Możemy to zaobserwować w formacji hipokampa [hippocampal formation] zbudowanej z kory starej i przejściowej [archicortex and periarchicortex], która tworzy zamkniętą pętlę limbiczną [closed limbic loop] utrzymującą pewien stan wewnętrzny, z możliwością sekwencyjnej zmiany tego stanu przy współpracy z pamięcią, przypominając funkcjonowanie komputera sekwencyjnego.

Formacja hipokampa [hippocampal formation] tworzy zamkniętą wewnętrzną pętlę limbiczną [closed intralimbic loop] przebiegającą w przyśrodkowej części kory mózgowej [medial cortex] płata skroniowego i czołowego [temporal and frontal lobe]. Przebieg tej pętli, zwanej także pętlą emocjonalną [emotional loop], jest następujący:

pętla emocjonalna = obszar okołomigdałowaty [periamygdaloid area] -> hipokamp [hippocampus] -> zakręt zębaty [dentate gyrus] -> zakręt tasiemeczkowaty [sasciolar gyrus] -> nawleczka szara [indusium griseum] wraz z prążkami podłużnymi przyśrodkowym i bocznym [medial and lateral longitudinal stria] -> zakręt przykrańcowy [paraterminal gyrus] -> pasmo przekątne Broca [diagonal band of Broca] -> i ponownie obszar okołomigdałowaty [periamygdaloid area].

Część pętli emocjonalnej [emotional loop] wchodzi w skład innej pętli, w którą dodatkowo wchodzą elementy zewnętrznego układu limbicznego [external limbic system] takie, jak: cieśń zakrętu obręczy [isthmus of cingulate gyrus], zakręt obręczy [cingulate gyrus] i obszary płata przedczołowego [przefrontal lobe area] położone w grzbietowo-bocznej korze przedczołowej (DLPFC) [dorsolateral prefrontal cortex] oraz brzusznej korze przedczołowej (vPFC) [ventral prefrontal cortex]. Przebieg tej pętli, zwanej także pętlą bardziej racjonalną [more rational loop] jest następujący:

pętla bardziej racjonalna = obszar okołomigdałowaty [periamygdaloid area] -> hipokamp [hippocampus] -> zakręt zębaty [dentate gyrus] -> cieśń zakrętu obręczy [isthmus of cingulate gyrus] -> zakręt obręczy [cingulate gyrus] z pasmami obręczy [cingulum band] -> grzbietowo-boczna kora przedczołowa (DLPFC) [dorsolateral prefrontal cortex] (lokalizacja pamięci krótkotrwałej [Short-Term Memory]) -> brzuszna kora przedczołowa (vPFC) [ventral prefrontal cortex] (lokalizacja bazy wiedzy i doświadczeń życiowych [knowledge base and life experience]) -> pasmo węchowe [olfactory tract] -> prążek węchowy przyśrodkowy [medial olfactory stria] -> pasmo przekątne Broca [diagonal band of Broca] -> i ponownie obszar okołomigdałowaty [periamygdaloid area].

Pętla emocjonalna [emotional loop] i pętla bardziej racjonalna [more rational loop] wzajemnie się uzupełniają, choć w stanie silnych emocji wyraźnie przeważa pętla emocjonalna [emotional loop].

Dużą rolę w konsolidacji [consolidation] pamięci długotrwałej [Long-Term Memory], zlokalizowanej w korze nowej [isocortex], położonej w bocznych obszarach kory mózgowej [lateral cerebral cortex], odgrywa współpraca jej z hipokampem [hippocampus] w następującym kręgu:

krąg konsolidacji = hipokamp [hippocampus] -> zakręt przyhipokampowy [parahippocampal gyrus] (składający się z przypodpory [parasubiculum], przedpodpory [presubiculum], kory gruszkowatej [piriform cortex], kory śródwęchowej [entorhinal cortex], kory okołowęchowej [perirhinal cortex]) mający kontakt, poprzez zakręt potyliczno-skroniowy [occipitotemporal gyrus], z zakrętem skroniowym dolnym [inferior temporal gyrus], będącym miejscem przetwarzania wzrokowego wyższego poziomu odpowiedzialnego za interpretację złożonych cech obiektów (kształt, percepcja wzrokowa twarzy), a także semantyczne przetwarzanie języka i sensoryczną integrację informacji -> cieśń zakrętu obręczy [isthmus of cingulate gyrus] -> tylna część zakrętu obręczy [posterior cingulate gyrus] mająca kontakt z płatem ciemieniowym [parietal lobe], będącym miejscem przetwarzania wzrokowego wyższego poziomu odpowiedzialnego za orientację przestrzenną, rozpoznanie pojęć geometrycznych, rozumienie języka symbolicznego i pojęć abstrakcyjnych -> przednia część zakrętu obręczy [anterior cingulate gyrus] mająca kontakt z korą przedczołową [prefrontal cortex], będącą miejscem asocjacji najwyższego poziomu odpowiedzialnym za abstrakcyjne myślenie, wyższą uczuciowość, planowanie, osobowość, itd -> brzuszno-przyśrodkowa kora przedczołowa [(vmPFC) [ventromedial prefrontal cortex] -> brzuszno-boczna część kory przedczołowej (VLPFC) [ventrolateral prefrontal cortex].

Kora nowa [isocortex] i kora przejściowa [proisocortex] obejmująca część zakrętu obręczy [cingulate gyrus] i zakrętu przyhipokampowego [parahippocampal gyrus] graniczącą z korą nową [isocortex], wymagają do swojej pracy wstępnego aktywowania poprzez drogi nieswoiste wychodzące z jąder wzgórza [thalamus nucleus]. Pracujące obszary kory zużywają więcej tlenu i składników odżywczych dostarczanych przez krew, co wiąże się z odpowiednią regulacją przepływu krwi do kory mózgowej, jaką zapewniają odpowiednie jądra podwzgórza [hypothalamus nucleus]. Za wymienione wyżej funkcje aktywowania i dożywiania neuronów wchodzących w skład pętli limbicznej [limbic loop] odpowiedzialny jest krąg sterowania, zwany też kręgiem Papeza:

krąg sterowania (Papeza): hipokamp [hippocampus] -> strzępek hipokampa [fimbria] -> sklepienie [fornix] -> jądro podwzgórza [hypothalamus nucleus] (ciało suteczkowate [mamillary body]) -> wzgórze [thalamus] -> kora [isocortex, proisocortex].

Szczegóły dotyczące tych pętli można znaleźć na stronie <<tutaj>>.

Model koneksjonistyczny, w tradycyjnym ujęciu, oparty jest na funkcjonalności kory nowej [isocortex]. Staje się on jednak niewystarczający i istnieje potrzeba rozszerzenie tego modelu o przetwarzanie symboliczne, które zapewnia dostęp do bazy wiedzy, tworząc w sumie system hybrydowy [hybrid system]. Ma to swoje odzwierciedlenie we współpracy kory nowej [isocortex] z korą dawną i przejściową [archicortex, periarchicortex] w przetwarzaniu informacji poznawczych i obsłudze pamięci. Współpraca kory nowej [isocortex] oraz kory starej [archicortex] i przejściowej [periarchicortex] oznacza przejście od przetwarzania tylko równoległego [only parallel processing] na dodatkowe przetwarzanie sekwencyjne [sequential processing], do którego zaliczamy już samo przesyłanie danych po strukturach kory niejednorodnej [allocortex (paleocortex, archicortex)]. Impulsy nerwowe kodujące intensywność pewnej cechy wymagają wtedy przesyłania tych impulsów w pewnych paczkach zawierających dodatkowe znaczniki dotyczące organizacji sieci neuronalnej na poprzedzającym poziomie równoległego przetwarzania sensorycznego . Organizację takiego ruchu informacji przy przetwarzaniu jej w oparciu o koncepcję kręgów Vesyper™ [Vesyper™ circles] nazwano "Biologiczną Siecią Pakietową"™ ["Biological Network Packet"™]. Koncepcja ta znalazła konkretne zastosowanie w opracowaniu "Ultraszybkich jednostek inteligentnych"™ ("ULtra-HIgh-SPeed INtelligent Unit"™), w których uzyskano dużą szybkość przetwarzania poprzez buforowanie w czasie rzeczywistym strumienia nieinterpretowanej informacji wejściowej z jednoczesnym dokonywaniem przetwarzania zapamiętanej w buforze informacji na poziomie subsymbolicznym.

Spis treści

• Mózgowe kodowanie czasowe
  • Impulsy czynnościowe
  • Kodowanie intensywności bodźca
  • Kanały statyczne
  • Kanały dynamiczne
  • Uwalnianie impulsów z kanałów statycznych
  • Czasowy próg jednoczesności i następstwa
• Kwantyzacja czasowo-przestrzenna
  • Paczki impulsów czynnościowych
  • Sygnatura czasu
  • Centra jednoczesności zdarzeń
  • Sygnatura pochodzenia impulsów
  • Synchrony
  • Uwalnianie kwantów informacji z kanałów pierwotnych
  • Subsymbole
  • Bezpostaciowość strumienia subsymboli
  • Eksport informacji poznawczych
  • Kompensowanie urazu mózgu
  • Scalanie subsymboli
  • Subsymbole inicjujące
  • Zapamiętywanie subsymboli
  • Klonowanie subsymboli w pamięci długotrwałej
  • Brak klonowania subsymboli w pamięci tymczasowej
  • Indeksowanie subsymboli
  • Przetwarzanie na poziomie subsymbolicznym
  • Pamięć sensoryczna
  • Pamięć krótkotrwała
• "Biologiczna Sieć Pakietowa"™ po stronie komputera
  • Sieci symboliczne
  • Sztuczne sieci neuronowe
  • "Ultraszybkie Jednostki Inteligentne"™
  • Bezpośrednie połączenie komputera z mózgiem
  • Modelowanie kognitywnej pracy mózgu
• Zakończenie

Mózgowe kodowanie czasowe

Impulsy czynnościowe

Pojedynczy impuls neuronu, zwany "potencjałem czynnościowym" (lub "impulsem czynnościowym"), ma stałą amplitudę, a okres jego trwania wynosi od 0.5 do 2.0 ms (średnio 1 ms). W tym to okresie nie jest możliwe wyzwolenie kolejnego "potencjału czynnościowego". Neuron znajduje się wtedy w stanie "refrakcji bezwzględnej".

Stan "refrakcji bezwzględnej" neuronu ogranicza maksymalną częstotliwość "impulsów czynnościowych" we włóknach neuronowych do ok. 1000 Hz (dla okresu refrakcji bezwzględnej wynoszącym 1 ms). Okres ten obejmuje fazę spontanicznej depolaryzacji błony i fazę repolaryzacji.

Zaraz po zakończeniu "potencjału czynnościowego" pobudzenie neuronu staje się znowu możliwe, lecz próg pobudliwości jest wtedy wyższy niż w stanie spoczynku co oznacza, że natężenie bodźca wyzwalającego "potencjał czynnościowy" musi być wtedy większe niż w stanie spoczynku. Po czasie zwanym "refrakcją względną" neuron uzyskuje pobudliwość początkową.

Kodowanie intensywności bodźca

Pojedynczy impuls czynnościowy neuronu nie ma tak dużego znaczenia jak seria tych impulsów.

Informacja o intensywności bodźca w zakresie wyodrębnionej jego cechy przenoszona jest za pomocą serii "impulsów czynnościowych" i jest kodowana w częstotliwości tych impulsów. Jest to zależność najczęściej logarytmiczna.

Intensywność bodźca może też być kodowana w rozkładzie pobudzenia obszaru receptorowego powodowanego przez bodziec. Jednak na dalszym etapie przetwarzania, poprzez dywergencję informacji o lokalnym pobudzeniu, rozkład ten jest kodowany w częstotliwości "impulsów czynnościowych".

Kanały statyczne

"Impulsy czynnościowe" dotyczące jednej, wyodrębnionej cechy bodźca, przebiegają w odrębnych i równoległych szlakach nerwowych złożonych z ciał neuronów i aksonów (występujących w postaci włókien nerwowych) znanych "kanałem statycznym" lub "kanałem pierwotnym".

Oprócz samego przesyłania, impulsy nerwowe są formowane, a zakodowana w nich jedna wyodrębniona cecha bodźca jest dostosowywana do dalszego przetwarzania. Wybór kanału może być tożsamy z miejscem wystąpienia pobudzenia receptorów przez bodziec. Odrębność włókien jednego kanału w stosunku do włókien innych kanałów zapoczątkowana na niższych piętrach, utrzymuje się na wyższych piętrach układu nerwowego. Część kanałów dotyczących cech dodatkowych bodźca powstaje dopiero na wyższym poziomie poprzez konwergencję kanałów niższego rzędu zajmujących się wyodrębnionymi cechami podstawowymi. Początek tych dodatkowych kanałów zaczyna się od lokalizacji struktur neuronalnych odpowiedzialnych za analizę dodatkowej cechy bodźca.

Rolę uszkodzonych kanałów mogą przejmować kanały przebiegające równolegle obok nich. Ze względu na to, że kanały pracują w sposób niezależny od siebie, łącznie przyjmują bardzo duży strumień informacji wejściowej. Ten duży strumień informacji musi być dopasowywany do określonej zdolności przetwarzania ośrodków w korze mózgowej.

Kanały dynamiczne

Kora mózgowa jest praktycznie nieprzewodząca. Występuje bardzo małe prawdopodobieństwo wywołania w niej potencjału czynnościowego. Pobudzenie neuronu w korze mózgowej wymaga jednoczesnej aktywacji sporej części połączeń synaptycznych z innymi neuronami, natomiast liczba wszystkich połączeń synaptycznych dla jednego neuronu w korze mózgowej szacuje się na około od kilku do kilkudziesięciu tysięcy. Powoduje to, że pobudzenie docierające do neuronu kory za pośrednictwem jednego połączenia synaptycznego nie jest zdolne do wywołania potencjału czynnościowego.

Aby wywołać potencjał czynnościowy w neuronie kory mózgowej wymaga się, aby neuron ten otrzymał pobudzenie od stosunkowo dużej ilości neuronów połączonych z nim synaptycznie (sumowanie przestrzenne) oraz aby częstotliwość pobudzania otrzymywanego od tych neuronów była dostatecznie wysoka (sumowanie czasowe).

Masa neuronalna kory mózgowej w stanie spoczynku praktycznie nie przewodzi impulsów czynnościowych. Występują w niej tylko lokalne wyładowania pochodzące z aktywności spontanicznej neuronów o częstotliwości rzędu 5 potencjałów czynnościowych na sekundę, które nie rozprzestrzeniają się ze względu na nieprzewodzącą korę mózgową. Z powyższego względu kora uniemożliwia utrzymywanie statycznych kanałów czynnościowych. Rolę tych kanałów przejmują w korze dynamiczne kanały czynnościowe. Kora mózgowa w stanie spoczynku odpowiada niedomieszkowanemu półprzewodnikowi.

Istnieje w mózgu mechanizm, w którym część połączeń synaptycznych neuronu kory jest wykorzystanych do modulacji jego progu pobudliwości (pomijam tu mechanizmy zmiany pobudliwości neuronu poprzez stymulowanie lub blokowanie uwalniania neuroprzekaźników, blokowanie wychwytu neuroprzekaźników - selektywne inhibitory, pobudzanie przez neuroprzekaźniki odległych neuronów regulacyjnym, zmianę reaktywności receptorów błonowych metodami farmakologicznymi). Ta część połączeń synaptycznych neuronu kory pobudzana jest drogami nieswoistymi poprzez układ siatkowaty. Mechanizm ten nazywa się "synchroniczną modulacją progu pobudliwości neuronów" i dotyczy neuronów wchodzących w skład kanału dynamicznego kory mózgowej, którym przesyłane są impulsy czynnościowe. Modulacja tej pobudliwości o przebiegu falowym umożliwia również izolowanie wydzielonego dynamicznie kanału poprzez przeciwfazowe pobudzanie neuronów otaczających kanał. Ponadto "synchroniczna modulacja progu pobudliwości" powoduje synchroniczne uwalnianie impulsów spontanicznych co likwiduje szumy kanału. Uniemożliwia też ona samoistnie narastanie i rozprzestrzenianie się pobudzenia przez sieć neuronową. Zapewnia sprawny i kontrolowany ruch impulsów w postaci paczek przez kanały dynamiczne.

Ze względu na nie przewodzenie impulsów przez korę, w stanie jej spoczynku, nie nadaje się ona do utrzymywania kanałów statycznych. Kanały dynamiczne powstają w praktycznie nie przewodzącej korze mózgowej na szlaku falowej synchronizacji progów pobudliwości neuronów powodowanej poprzez połączenia nieswoiste. Falowa oscylacja przewodności tych kanałów umożliwia przenoszenie pakietów impulsów przez korę mózgową. Kanały dynamiczne są wytrzymałe na uszkodzenia, ponieważ po uszkodzeniu tego kanału, może on być utworzony w innym miejscu (z wyjątkiem uszkodzenia początku i końca kanału).

Uwalnianie impulsów z kanałów statycznych

W kanałach statycznych intensywność wyodrębnionej cechy bodźca jest wprost kodowana częstotliwością impulsów czynnościowych. W kanałach dynamicznych kory takie bezpośrednie kodowanie nie występuje. Falowa synchronizacja progów pobudliwości neuronów kory, wchodzących w skład kanału, tnie stały ciąg impulsów wychodzących z kanału statycznego na paczki impulsów o częstotliwości tej synchronizacji. W celu umożliwienia przechodzenia tych impulsów przez równoległe drogi o różnych prędkościach przesyłu informacji, do każdej paczki impulsów należy dodać sygnaturę czasu pozwalającą na ocenę jednoczesności lub następstwa czasowego oraz sygnaturę pochodzenia paczki impulsów. Pozwoli to na połączenie impulsów w jedną całość w miejscu przeznaczenia Kompozycję paczki impulsów z dodatkowymi sygnaturami nazywamy pakietem.

Czasowy próg jednoczesności i następstwa

Dowody na istnienie pakietów impulsów dają badania Ernst Poppela (1940), specjalisty z dziedziny neuropsychologii.

Poppel zauważył, że istnieje pewna minimalna odległość czasowa pomiędzy dwoma bodźcami, dla której człowiek odbiera je, jako dwa bodźce. Poniżej tego progu dwa bodźce spostrzegane są jako jeden. Ten próg czasowy nazwano "czasowym progiem jednoczesności". Na próg ten ma wpływ rodzaj modalności zmysłowej kanału formującego informację zmysłową, a więc właściwość, złożoność i wydajność analizatorów oraz kanałów przesyłowych począwszy już od narządów zmysłu. Dla słuchu próg ten wynosi 2 - 5 ms, dla dotyku: 27 ms, dla wzroku 20 - 30 ms. Należy pamiętać, że występuje tu reakcja uświadomiona, oznaczająca bieg informacji od receptorów zmysłowych aż do świadomości ludzkiej, a "czasowy próg jednoczesności" związany jest z mimimalnym czasem potrzebnym na utworzenie kolejnego pakietu związanego z następnym zdarzeniem.

W przypadku słuchu, szybkość kanału musi być duża z tego względu, że dla człowieka proste dźwięki nie mają tak dużego znaczenia, jak ich złożenia (np. fonemy), które docierają do uszów szeregowo i dopiero ich analiza odgrywa znaczenie dla rozpoznania.

Kolejnym badaniem Poppela było postrzeganie kolejności wystąpienia bodźców. Okazuje się, że wprawdzie zaraz powyżej czasowego progu jednoczesności człowiek potrafi spostrzec dwa bodźce, to jednak nie potrafi określić następstwa czasowego tych bodźców.

Poppel zauważył, że istnieje pewna minimalna odległość czasowa pomiędzy dwoma bodźcami, dla której człowiek potrafi jeszcze określić następstwo czasowe tych bodźców. Poniżej tego progu określenie następstwa czasu tych bodźców nie jest możliwe. Ten próg nazwano "czasowym progiem następstwa". Wynosi on, niezależnie od modalności zmysłowej, około 30 - 40 ms. Należy pamiętać, że występuje tu reakcja uświadomiona, oznaczająca bieg informacji od receptorów zmysłowych aż do świadomości ludzkiej, a "czasowy próg następstwa" związany jest z minimalnym czasem potrzebnym na wprowadzenie sygnatury czasu do pakietu impulsów związanego z bodźcem.

Warto zauważyć, że badania dotyczące postrzegania jednoczesności bodźców i postrzegania czasowego następstwa bodźców, opierają się na uświadomionej reakcji na bodziec. Jeżeli reakcja jest uświadomiona to mamy tu bieg informacji od receptorów, aż do świadomości ludzkiej. Jeżeli chodzi o pakiety, to po ich utworzeniu przesyłane są one do ośrodków tworzenia świadomości, gdzie po ich scaleniu dopiero są uświadamiane.

Dla czasów poniżej "czasowego progu następstwa" człowiek nie jest w stanie określić następstwa czasowego, oznacza to, że pomimo tego, iż pakiety sygnalizujące o dwóch zdarzeniach zostały utworzone, na wstawienie sygnatury czasu (która dopiero pozwala na ustalenie następstwa czasu) zabrakło czasu i nie została ona wstawiona do pierwszego pakietu impulsów związanego z pierwszym bodźcem. Ta niejednoczesność dodawania elementów składowych do pakietu świadczy o tym, że pakiet nie jest tworzony w całości w jednym miejscu i czasie, tylko enkapsulowany o kolejne elementy składowe w miarę potrzeby przy przejściu przez kolejne poziomy przetwarzania. Badania Poppela dowodzą, że najpierw tworzony jest pakiet ze składnikiem sygnalizującym zaistnienie bodźca, a dopiero później dodawana jest sygnatura czasu, na wstawienie której w testach na następstwo bodźców braknie czasu.

"Czasowy próg jednoczesności" oznacza minimalną odległość czasową, niezbędną do utworzenia pakietu (zawierającego paczkę impulsów) sygnalizującego zaistnienie pierwszego bodźca. Czas na utworzenie drugiego pakietu, związanego z drugim bodźcem, nie jest w doświadczeniu ograniczany. Dla słuchu próg ten wynosi: 2 - 5 ms, dla dotyku: 27 ms, dla wzroku 20 - 30 ms.

"Czasowy próg następstwa" oznacza minimalną odległość czasową, niezbędną zarówno do utworzenia pakietu sygnalizującego zaistnienie pierwszego bodźca, jak i wstawienia sygnatury czasu umożliwiającego określenie następstwa tego bodźca. Czas na utworzenie drugiego pakietu, związanego z drugim bodźcem, nie jest w doświadczeniu organiczany. Dla wszystkich modalności zmysłowych próg ten wynosi 30 - 40 ms.

Z uwagi na to, że czasowy próg jednoczesności jest inny dla różnych modalności zmysłowych, a czasowy próg następstwa jest już niezależny od modalności zmysłowej, oznacza to, że pakiety bez sygnatury czasu są tworzone w kanałach swoistych dla poszczególnych modalności zmysłowych, a sygnatura czasu jest dodawana na późniejszym etapie przetwarzania w kanałach wspólnych dla wszystkich modalności.

W poniższej tabeli przedstawiono wszelkie procesy czasowe związane z układem nerwowym człowieka.

Ozna- czenie	częstotliwość [Hz]	czas [s - sekundy ms - milisek.]	napięcie [µV]	Opis
-	0.033 - 0.07	15 s - 30 s (s - sekundy)	-	długotrwałość pamięci krótkotrwałej zmierzonej na podstawie odtwarzania zapamiętanego materiału
-	0.25 - 0.5	2 s - 4 s	-	długotrwałość pamięci sensorycznej słuchowej (echoicznej)zmierzona na podstawie odtwarzania częściowego (bez maskowania wstecznego), czyli tylko podzbioru eksponowanych sygnałów dźwiękowych (Sperling). Warunek badania: sygnały dźwiękowe proste do interpretacji, ponieważ pamięć sensoryczna zawiera informacje jeszcze nie zinterpretowane.
	0.33	3 s		percepcja teraźniejszości
delta [δ]	1	1 s	-	długotrwałość pamięci sensorycznej wzrokowej (ikonicznej) zmierzona na podstawie odtwarzania częściowego (bez maskowania wstecznego), czyli tylko podzbioru eksponowanych sygnałów wzrokowych (Sperling). Warunek badania: sygnały wzrokowe proste do interpretacji, ponieważ pamięć sensoryczna zawiera informacje jeszcze nie zinterpretowane.
	2	500	-	trwałość wizualna (visual persistence) w zakresie percepcji wizualnej (minimalna długość trwania percepcji wzrokowej subiektywnie doświadczana)
	0.5 - 3.5	280 - 2 s	75 - 200	fale delta. Występują w stanie nieświadomości, podczas głębokiemu snu. Wywołują uwolnienie hormonu wzrostu.
	3 - 4	250 - 300		ruchy fiksacyjne oka. Czytanie odbywa się tylko w czasie zatrzymania wzroku tzw. fiksacji. Podczas ruchu sakkadycznego oko nie odbiera informacji, gdyż widzenie w tych okresach jest nieostre. Oko porusza się skokami i czyta w czasie postojów (fiksacji).
theta [θ]	5 (1-4)	200		aktywność spontaniczna neuronu
	4 - 7.5	130 - 250	30 - 100	fale theta. Występują w fazie czuwania i snu paradoksalnego, a zanikają w fazie snu wolnego. Fale generowane w tworze siatkowatym pnia mózgu. Rytm theta pochodzi od aktywności bioelektrycznej hipokampa.
	7.7	130		trwałość słuchowa w zakresie percepcji słuchowej - minimalna długość trwania dźwięku subiektywnie doświadczana.
alfa [α]	8 - 13	70 - 120	20 - 60	fale alfa - występują w stanie spoczynku, gdy leżymy z zamkniętymi oczami. Jest to rytm podstawowy, relaksacyjny.
	10 - 12	80 - 100		czasowy próg następstwa dla słuchu, wzroku i dotyku dla osób z zakłóceniami mowy spowodowanymi uszkodzeniami mózgu - próg subiektywnej niemożności rozróżnienia następstwa dla osób z uszkodzeniem mózgu.
beta [β]	14 - 30	30 - 70	< 25	fale beta - występują podczas skupienia się na odbiorze bodźców z otoczenia za pomocą pięciu zmysłów: wzroku, słuchu, smaku, dotyku a także przeżywania emocji. Oscylacje fal beta są związane z mechanizmem uwagi.
	14	70		aktywność fal 14 Hz jest obecna podczas snu, jak i czuwania.
	20 - 25	40 - 50		ruchy sakkadyczne ( sakkadowe) oka. Gwałtowne przerzucenie oka z jednego punktu na inny.
	25 - 33	30 - 40		czasowy próg percepcji następstwa dla słuchu, wzroku i dotyku - próg subiektywnej niemożności rozróżnienia następstwa.
gamma [γ]	33	30		czasowa wielkość segmentu danych w mózgu. Możliwość wykorzystania w projekcie interfejsu umożliwiającego sterowanie komputera za pomocą myśli. Segmentacja przestrzenna, rodzajowa i czasowa.
	37	27		czasowy próg jednoczesności dla dotyku - subiektywna czasowa fuzja wrażeń dotykowych.
	33 - 50 (40)	20 - 30 (25)		czasowy próg jednoczesności dla wzroku - subiektywna czasowa fuzja wrażeń wzrokowych.
	40	25		ma związek z świadomością percepcyjną dotyczącą wrażeń zmysłowych i ich postrzegania oraz związana jest z tzw. wiązaniem jakości sensorycznych, tj. integracją poszczególnych modalności zmysłowych (tj. wzroku, słuchu, zapachu, dotyku, smaku) w jeden spostrzegany obiekt np. widzimy i słyszymy mówiącą do nas osobę jako spójną całość. Za scalanie odpowiedzialne są oscylacje rzędu 40 Hz
	40 - 80	12 - 25		integracja aktywności rozproszonych grup neuronów. Częstotliwość powtarzania paczek iglicowych neuronu kory.
	30 - 100	10 - 30	< 20	fale gamma związane są z wyższymi procesami poznawczymi, między innymi percepcją sensoryczną i pamięcią. Fale 36 - 44 Hz są jedyną grupą częstotliwości, znalezioną w każdej części mózgu. Przyjmuje się, że kiedy mózg musi równocześnie przetworzyć informację w różnych częściach, to używa 40Hz do równoczesnego przetwarzania. Subiektywne stany emocjonalne takie, jak: myślenie, procesy skojarzeniowe, powiązane czynności, zachowania wysokiego szczebla, przetwarzanie informacji, wiążące różne modalności i skojarzenia, przetwarzanie i obróbka informacji skojarzeniowych.
	50 Hz (25 klatek/s)	20		częstotliwość ekspozycji obrazu w kinie 50 Hz oznacza, że film składa się z 25 klatek na sekundę oraz że film wyświetlany jest w trybie 50 obrazów na sekundę [każda klatka zostanie wyświetlona dwa razy, po pół obrazu klatki].
	60 Hz ( 30 klatek/s)	17		częstotliwość ekspozycji obrazu w TV 60 Hz oznacza, że film składa się z 30 klatek na sekundę, a film wyświetlany jest w trybie 60 obrazów na sekundę [każda klatka zostanie wyświetlona dwa razy, po pół obrazu klatki]
	100	10		granica ludzkiego poznania
	200 - 500	2 - 5		czasowy próg jednoczesności dla słuchu - subiektywna czasowa fuzja wrażeń dźwiękowych.
	500 - 2000	0.5 - 2		maksymalna częstotliwość impulsów we włóknach nerwowych

Kwantyzacja czasowo-przestrzenna

Wcześniej wykazano, że intensywność wyodrębnionej cechy bodźca kodowana jest częstotliwością impulsów czynnościowych oraz, że impulsy czynnościowe w korze mózgowej poprzez falową synchronizację progów pobudliwości neuronów kory zamieniane są na paczki impulsów, które po dodaniu sygnatur tworzą pakiety impulsów.

Natura wyposażyła mózgi wyższych filogenetycznie organizmów pierwoustych i wtóroustych w pewien uniwersalny mechanizm działania, a zatem człowieka i owada także. Z każdą sekundą napływa do mózgu spory strumień informacji z różnych narządów zmysłowych (zewnętrznych i wewnętrznych). Mózg nie chcąc uronić żadnego kawałka z tej informacji, która może być bardzo istotna np. podczas wykonywania uniku podczas lotu owada lub wykonywania figury akrobacyjnej człowieka, pochłania całą napływającą informację bez wyjątku, nie interesując się, czy jest ona ważna dla organizmu czy nie i czy ją zdąży przetworzyć czy nie. W pierwszym etapie przetwarzania informacji mózg nawet nie jest w stanie tego rozstrzygnąć.

Przetwarzanie na bieżąco (w czasie rzeczywistym) tak dużej ilości informacji sensorycznej byłoby dla mózgu zadaniem zbyt trudnym. Już sama analiza danych sensorycznych kosztowałaby go zbyt wiele wysiłku i energii, nawet jeżeli uwzględnimy jego pracę równoległą, znacznie przyśpieszającą pracę.

Okazuje się jednak, że natura wyposażyła mózg w bardzo prosty mechanizm, dzięki któremu z analizą danych sensorycznych mózg radzi sobie niezwykle prosto, doskonale i bez żadnego wysiłku, niezależnie od tego, czy jest to przeszło kilogramowy mózg człowieka, czy gramowy (lub miligramowy) mózg owada.

Siła mózgu zawiera się w bezustannej kwantyzacji czasowo-przestrzennej strumienia napływającej do niego informacji. Mózg szatkuje ciągły strumień danych sensorycznych (napływających z receptorów zmysłowych) na malutkie kawałeczki informacji zwane kwantami lub segmentami (jest to proces próbkowania) i w takiej dyskretnej (skwantowanej) formie szybko zapamiętuje w obszernej bioelektrycznej pamięci zwanej pamięcią sensoryczną. To jedno co robi w czasie rzeczywistym.

Zapamiętane w pamięci sensorycznej informacje trwają tam bardzo krótko, dlatego pamięć tą nazywamy także pamięcią ultrakrótką (USTM [Ultra-Short Term Memory]). Kwant informacji, po zapamiętaniu w pamięci sensorycznej, po ok. od 0.5 do 1 sekundy ulega rozpadowi lub też zanim się rozpadnie w jego miejsce zostaje nadpisany inny kwant informacji, który pochodzi od podobnego, lecz nieco późniejszego bodźca (maskowanie wsteczne). W okresie czasu życia kwantu w pamięci sensorycznej może on być wykorzystany przez "mechanizm scalający" do integracji (scalenia) kwantów informacji w pełną informację. Uzyskana informacja staje się jednak tylko interpretacją ocierających do mózgu informacji (o tym poniżej).

Pamięć sensoryczna, chociaż ma bardzo dużą pojemność, służy tylko do tymczasowego zapamiętania informacji sensorycznych. Ciągle ładuje nową informację w postaci kwantów, a poprzednia informacja albo jest nadpisywana albo sama się ulatnia nie dopuszczając do przepełnienia się pamięci przez napływający bardzo duży strumień informacji sensorycznej z zewnątrz.

Należy podkreślić, że "mechanizm scalający", przetwarzający informację wejściową, używa do scalania w zakresie pamięci sensorycznej nie tylko kwantów bieżących, które co dopiero zostały utworzone i zapisane w pamięci sensorycznej, ale również i te, które już w tej pamięci oczekują na przetworzenie zanim nie ulegną rozpadowi lub zapisaniu przez inne kwanty. Powoduje to, że "mechanizm scalania" typuje kwanty do scalenia w zakresie kwantów pochodzących od bodźców z pewnego ostatniego przedziału czasu. Wynikiem tego są takie zjawiska jak: maskowanie wsteczne, w którym zauważa się wpływ podobnego, lecz późniejszego bodźca na wynik interpretacji, lub trwałość sensoryczna, w której występuje subiektywne doświadczanie percepcji bodźca nawet po jego ustaniu.

Oprócz kwantów pobranych z pamięci sensorycznej, które są w tym przypadku kwantami "inicjującymi proces scalania", "mechanizm scalania" bierze też pod uwagę kwanty zapamiętanie w pozostałych systemach pamięci zawarte w nowej i starej korze mózgowej. Dzięki tym dodatkowym kwantom, produkty scalenia przybierają postać "interpretacji" a nie odzwierciedlenia informacji napływającej z zewnątrz przez narządy zmysłów.

Aby zobaczyć, ile mózg musi się napracować przy dokonywaniu "kwantyzacji informacji wejściowej" zauważmy, że proces ten dzieli się na "kwantyzację przestrzenną" i "kwantyzację czasową". Rozpatrzmy oddzielnie te procesy. Zauważmy, że przy " kwantyzacji przestrzennej" mózg nie musi prawie nic robić, bo informacja sensoryczna napływająca z receptorów czuciowych, które są rozmieszczone przestrzennie (topograficznie) na obwodzie ciała (na powierzchni skóry, w siatkówce oka, na błonie węchowej czy słuchowej) jest już wstępnie " skwantyzowana przestrzenne". Z receptorów tych informacja napływa sporą wiązką "kanałów równoległych", wyposażonych dodatkowo w analizatory cech danego bodźca. W trakcie tej drogi informacja w analizatorach ulega dalszej " kwantyzacji przestrzennej" (rozdrobnieniu) poprzez wyodrębnienie poszczególnych cech bodźca. Kanały ulegają w ten sposób podziałowi na podkanały. Proces ten rozpoczyna się już w narządach zmysłów, a kontynuowany jest także w korze mózgowej. Wartości wyodrębnionych cech bodźca ulegają dodatkowej obróbce, jaką jest na przykład wyostrzenie (uwydatnienie) wartości poprzez wyłonienie centrum (podkreślenie) i wygaszenie otoczenia.

Przy " kwantyzacji czasowej" mózg również prawie nic nie musi robić. "Skwantyzowaną przestrzenne" informację sensoryczną przepuszcza przez rytmicznie włączane i wyłączane "dynamiczne kanały" neuronalne. Rytmiczną zmianę przepustowości tych kanałów uzyskuje dzięki rytmicznej i synchronizowanej, dla grupy neuronów wchodzących w skład kanału, zmianie progu ich pobudliwości. Zmianę progu pobudliwości osiąga poprzez pobudzanie "nieswoistych połączeń synaptycznych" tych neuronów.

Dzięki rytmicznie przełączanym kanałom informacja jest " kwantyzowana czasowo" (próbkowana) na małe segmenty czasowe. Tworzone są "kwanty informacji". W związku z tym, że częstotliwość przełączania kanału wynosi ok. 33 Hz (30 ms), a częstotliwość impulsacji spontanicznej neuronów wynosi ok. 5 Hz (200 ms), mózg uzyskuje dodatkowo wytłumienie szumów w kanałach, pochodzących od " spontanicznej aktywności neuronów". Odbywa się to w ten sposób, że przy zmianie progu pobudliwości neuronów w kanale z częstotliwością 33 Hz, neurony nie nadążają wyładowywać się w sposób spontaniczny (w przypadkowych okresach). Na przykład, przy braku sygnału w kanałach, wyładowania spontaniczne neuronów są synchronizowane częstotliwością przełączania kanału i łatwo je już potem wyeliminować (chociażby na kolejnych przełączanych kanałach). Gdy w kanałach jest sygnał, częstotliwość wyładowań neuronów przewodzących sygnał jest wyższa od częstotliwości spontanicznej neuronów (5 Hz), co powoduje, że w tym stanie neuron nie ma aktywności spontanicznej. Ponadto dzięki przeciw-fazowej synchronizacji neuronów wchodzących w skład kanału, względem synchronizacji neuronów otaczających kanał, mózg uzyskuje obok dynamicznie utworzonego kanału w korze mózgowej, także jego izolację elektryczną od otaczających neuronów tej kory.

W celu umożliwienia procesu odwrotnego do kwantyzacji, zwanego dekwantyzacją lub scalaniem (w innych źródłach określanego integracją), sfragmentowaną informację występującą w postaci kwantów należałoby znowu połączyć. Okazuje się, że w procesie "scalania informacji" mózg oprócz kwantów, które uzyskał w wyniku fragmentacji tej informacji i zapamiętał w pamięci sensorycznej, rozpatruje jeszcze kwanty zapamiętane w innych systemach pamięci (kory nowej i starej), przechowywane tam, jako informacja nabyta w trakcie doświadczania i poznawania życiowego właściciela mózgu. Uzyskany produkt scalenia jest zupełnie inny od informacji wejściowej. Jest informacją widzianą przez pryzmat dotychczasowego poznania oraz doświadczenia życiowego właściciela mózgu. Ten produkt scalenia nazywany interpretacją informacji zewnętrznych.

Wystarczy, że na wejściu pojawi się jakaś zniekształcona informacja, jej kawałek lub ciąg przypadkowych powiązań, to po fragmentacji tej informacji na "strumień kwantów" i zapamiętaniu go w "rejestrze sensorycznym" (inaczej zwanym "pamięcią sensoryczną"), a następnie po ponownym "scaleniu" kwantów zapamiętanych w "rejestrze sensorycznym" oraz kwantów z pozostałych systemów pamięci (kory nowej i starej), stanowiących bazę życiowego poznania i doświadczeń, otrzymujemy produkty scalenia będący pełną informacją wejściową widzianą przez pryzmat dotychczasowego poznania oraz doświadczenia, która może się okazać bardzo ważna dla właściciela mózgu. W wyniku powyższego procesu zniekształcona informacja wejściowa zostaje poprawne odczytana, kawałek informacji zostaje automatycznie skojarzony ze znanym obiektem, ciągowi przypadkowych powiązań zostaje nadany znajomy sens. W tym właśnie celu mózg dokonuje fragmentaryzacji informacji na poszczególne kwanty, a następnie scala te kwanty wraz z dodatkowymi kwantami z innych systemów pamięci, tworząc obraz świata widziany przez pryzmat własnego poznania odbierany w stanie świadomości oraz w marzeniach sennych, jako własne doznania.

W przypadku marzeń sennych kwanty inicjujące scalanie i kwanty scalane w zasadzie nie pochodzą z pamięci sensorycznej. W niektórych przypadkach jednak niektóre kwanty przenikają z pamięci sensorycznej i modulują wtedy treść snów.

Paczki impulsów czynnościowych

Ciągła zmiana intensywności bodźca kodowana w częstotliwości impulsów czynnościowych nadaje się do bezpośredniej obróbki przez analizatory wyodrębnionej cechy bodźca, lecz nie nadaje się do późniejszego przetwarzania danych.

W celu przystosowania tej ciągłej informacji do odłożonego na później przetwarzania musi być ona uprzednio zapamiętana. Zapamiętywane mogą być jednak informacje dyskretne, a nie ciągłe, stąd ciąg impulsów czynnościowych jest kwantowany na ciąg paczek impulsów.

Każda paczka impulsów zawiera informację o dyskretnej wartości intensywności bodźca w określonym okresie próbkowania.

Próbkowanie ciągu impulsów odbywa się bardzo prosto poprzez cykliczne otwieranie i zamykanie kanału przewodzącego impulsy. Taką właściwość mają "kanały dynamiczne". Przełączanie kanału odbywa się poprzez falową zmianę progu pobudliwości neuronów tworzących kanał. Do zmiany progu pobudliwości służy pewna część połączeń synaptycznych neuronów. Pozostała część połączeń symaptycznych przeznaczona jest do przewodzenia impulsów czynnościowych. Odpowiednikiem takiego neuronu jest tranzystor cyklicznie przepuszczający, między emiterem a kolektorem, prąd elektryczny w zależności od falowej zmiany napięcia przyłożonego między emiterem a bazą.

Częstotliwość impulsów w pojedynczej paczce jest ilorazem ilości impulsów w paczce przez okres trwania paczki. Częstotliwość ta koduje dyskretną (skwantowaną) intensywność bodźca. Taka paczka impulsów (bursts) nadaje się do zapamiętania w systemach pamięci oraz do przenoszenia informacji w korze mózgowej.

Warto zauważyć, że przy odpowiedniej falowej synchronizacji progu pobudliwości ciągu połączonych ze sobą neuronów, mogą one dokonywać nie tylko próbkowania i kwantyzacji przechodzącego przez nie ciągu impulsów czynnościowych, ale ponadto tworzą izolacyjną zaporę od sąsiednich kanałów, które są synchronizowane przeciwfazowo. Taki synchronizowany kanał likwiduje ponadto spontaniczną impulsację neuronów, która jest źródłem szumów w kanale. Natężenie przebiegu próbkującego jest dostosowane do intensywności odbieranego bodźca poprzez proporcjonalność natężenia sygnałów w drodze swoistej i nieswoistej.

Sygnatura czasu

Impulsy czynnościowe jak i skwantowana ich forma w postaci "paczki impulsów", kodują jedną informację, jaką jest intensywność wyodrębnionej cechy bodźca. Impulsy nie kodują jednak czasu wystąpienia bodźca (zdarzenia), ponieważ jest on tożsamy z fizycznym wystąpieniem impulsów czynnościowych (pomijam tu opóźnienia związane z czasem reakcji receptorów i prędkością rozchodzeniem się impulsów we włóknach nerwowych).

Kiedy jednak "paczki impulsów" są zapamiętane (zamrożone), znika wtedy informacja o czasie ich wystąpienia, a tym samym czasie wystąpienia pobudzenia (zdarzenia). Aby możliwe było późniejsze przetwarzanie informacji z wykorzystaniem tego czasu, informacja o nim musi być uprzednio zakodowana i dołączona do paczki impulsów kodującej intensywność wyodrębnionej cechy bodźca. Odbywa się to poprzez odczyt bieżącego taktu biologicznego zegara wewnętrznego i po jego zakodowaniu dołączenie w postaci sygnatury czasu (time stamp) do paczki impulsów kodującej intensywność wyodrębnionej cechy bodźca. Jest to proces formowania pakietu czynnościowego o dołączaną sygnaturę czasu.

Centra jednoczesności zdarzeń

Taka sama wartość "sygnatury czasu" oznacza jednoczesność zdarzeń zarejestrowanych przez narządy zmysłów. Centra jednoczesności są podstawowym elementem przetwarzania informacji w sieci neuronalnej. Są one istotne dla kojarzenia informacji oraz funkcjonowania bazy wiedzy pozwalającej na rozumowanie (wnioskowanie).

Sygnatura pochodzenia impulsów

Impulsy kodujące intensywność wyodrębnionej cechy bodźca związane są z "kanałem statycznym", w którym są przesyłane. Impulsy te nie kodują dodatkowo informacji o przynależności do tego kanału. Przynależność ta jest tożsama z fizyczną przynależnością do kanału, w którym przebiegają impulsy. Jak długo impulsy przebiegają "kanałem statycznym" nie występuje potrzeba kodowania przynależności do tego kanału.

Kiedy impulsy zostaną uwolnione od "kanału statycznego" znika wtedy informacja o fizycznej przynależności impulsów do niego. Aby możliwe było późniejsze przetwarzanie informacji z wykorzystaniem tej przynależności, informacja ta musi być uprzednio zakodowana i dołączona do paczki impulsów kodującej intensywność wyodrębnionej cechy bodźca. Odbywa się to poprzez dołączenie informacji o przynależności do kanału do paczki impulsów w postaci "sygnatury pochodzenia impulsów" (lub "sygnatury przynależności do kanału" albo krócej "sygnatury kanału").

Synchrony

Synchrony są to zespoły neuronów kory mózgowej o zsynchronizowanej aktywności czynnościowej. Są miejscem przebiegu kanałów dynamicznych, poruszania się subsymboli, a także miejscem scalania subsymboli, jako wynik realizacji pewnego procesu, na przykład umysłowego.

Rozmiar synchronów, a także ich ilość w korze mózgowej może być różny. W pamięci krótkotrwałej na przykład może być na raz utrzymywanych do 7 synchronów o różnym rozmiarze.

Synchrony w korze mózgowej mogą być tworzone, przemieszczać się w różne, nawet odległe miesca i znikać.

Uwalnianie kwantów informacji z kanałów pierwotnych

Warto zwrócić uwagę na to, że po uwolnieniu kwantu informacji z "kanału pierwotnego" (którym dotarł do mózgu), następuje jednoczesne oddzielenie jego od dodatkowej informacji przestrzenno-czasowej, jaka jest związana w sposób fizyczny tylko z "kanałem pierwotnym" (zwanym także "kanałem statycznym") i niesie już dalej samą informację o wartości wyodrębnionej cechy bodźca. "Informacja przestrzenna" związana z "kanałem pierwotnym" wynika z przestrzennego rozłożenia na powierzchni receptorów zmysłowych (topografii) pobudzanych przez bodziec, a "informacja czasowa" wynika z zachowania odpowiedniej kolejności przepływu kwantów w tym kanale.

Potrzeba uwalniania kwantów informacji z "kanałów pierwotnych" wynika z konieczności przesyłania tych kwantów także przez inne kanały, już nie dziedziczące stosunków "przestrzenno-czasowych" po "kanałach pierwotnych" oraz w celu "zamrażania" tych kwantów (inaczej zapamiętania) w systemach pamięci. Tymi innymi kanałami mogą być "kanały dynamiczne" kory mózgowej, przejmujące kwanty po wyjściu ich z "kanałów pierwotnych". Zadaniem "kanałów dynamicznych" jest organizacja dowolnego ruchu kwantów pomiędzy poszczególnymi ośrodkami przetwarzania w mózgu, z możliwością omijania uszkodzonych obszarów mózgu, scalania kanałów metodą synchronizacji, zamykania kanałów w jednym miejscu i otwierania tych samych kanałów w innym miejscu kory mózgowej.

Zgrupowanie wielu różnych kanałów rozprowadzających kwanty po korze mózgowej pomiędzy ośrodkami przetwarzania nazywany szyną pakietową [packet bus], będącą odpowiednikiem włókien nerwowych zwanych pęczkami [fasciculus].

Aby "informacje przestrzenno-czasowe", gubione przy uwalnianiu kwantów z "kanałów pierwotnych" zachować, należy z tymi kwantami wiązać dodatkowe informacje, które były związane w sposób fizyczny z kanałem pierwotnym, zwane sygnaturami. Są one niezbędne dla dalszego przetwarzania informacji. Dla "informacji przestrzenno-czasowej" mamy dwie sygnatury:

• sygnaturę czasu [time stamp]
• sygnaturę pochodzenia kwantu [spatial stamp] (w sensie przestrzennej orientacji cechy bodźca).

Okazuje się, że sygnatury te nabierają szerszego i bardziej uniwersalnego wymiaru, niż samo uwalnianie się z "kanałów pierwotnych", a ich ilość może być większa, w zależności od potrzeby przenoszenia dodatkowych informacji, np.:

• sygnatura przeznaczenia informacji,
• sygnatura utraty ważności,
• sygnatura skasowania,
• sygnatura uszkodzenia,
• sygnatura związana z dodatkowym atrybutem cechy bodźca,
• sygnatura organizująca sprawne przesyłanie w sieci neuronalnej, itd.

Należy pamiętać, że sygnatury są na usługach kwantów, które przenoszą zakodowaną informację o intensywności bodźca. Sygnatury w razie potrzeby mogą być dodawane do kwantu lub zdejmowane. Sygnatury dotyczą danego kwantu informacji, a więc muszą być z nim nierozłączne. Zasada ta obowiązuje we wszystkich operacjach przesyłania oraz związanych z pamięcią.

Subsymbole

Są odpowiednikiem małych fragmentów informacji zwanych też "pakietami", które mogą być scalane w pełną informację na drodze łączenia subsymboli lub pakietów.

Subsymbole są tworzone w ten sposób, że do skwantowanych impulsów czynnościowych występujących w postaci "paczek impulsów", kodujących dyskretną intensywność wyodrębnionej cechy bodźca, zostają dołączone dodatkowe informacje w postaci kolejnych sygnatur takich, jak: "sygnatura czasu" (time stamp), "sygnatura pochodzenia impulsów" i kolejne, tworząc całościową i jednostkową strukturę zwaną subsymbolem lub pakietem. Proces ten nazywamy procesem tworzenia pakietów lub formowaniem pakietów. Inaczej mówiąc kompozycję kwantu informacji z sygnaturami nazywany subsymbolem lub pakietem.

Z badań doświadczalnych nad percepcją czasu wynika, że do pakietów mogą być sukcesywnie dołączane w różnym czasie i miejscu (w zależności od potrzeby) dodatkowe sygnatury. Na przykład pakiety nie posiadające "sygnatury czasu" (sama "paczka impulsów" bez dołączonych sygnaturjest też pewnego rodzaju pakietem) są tworzone w kanałach swoistych dla poszczególnych modalności zmysłowych, a "sygnatura czasu" jest dodawana w późniejszym etapie w kanałach wspólnych dla wszystkich modalności.

Proces dodawania kolejnym składników do pakietu nazywamy procesem kształtowania (formowania) pakietów. W procesie dalszego przetwarzania informacji niepotrzebne już sygnatury w pakiecie mogą być usuwane. Takie połączenie składników w pakiecie umożliwia traktowanie pakietu jako jedną całość, z określonymi wspólnymi i uniwersalnymi mechanizmami przetwarzania i przemieszczania pakietów w obrębie całego mózgu. Zwykle pakiety są przesyłane w "kanałach dynamicznych", powstałych dzięki falowej synchronizacji progu pobudliwości neuronów, po całych mózgu. Pakiety mogą być zapamiętywanie w systemach pamięci, indeksowane w celu błyskawicznego przeszukiwania informacji i scalane w reprezentacje, które są rejestrowane przez naszą świadomość.

Nic nie stoi na przeszkodzie, aby w pakiecie były umieszczane sygnatury zawierające zakodowane identyfikatory korowych ośrodków przetwarzania informacji ze wskazaniem źródła i przeznaczenia, dla dedykowanego przesyłu informacji, tylko przeznaczenia, dla konwergencji (zbieżności) przesyłu informacji oraz tylko źródła dla dywergencji (rozbieżności) przesyłu informacji.

W przypadku uszkodzeń masy neuronalnej organizowane są ruchy pakietów w innym miejscu. Tworzeniem pakietów oraz organizacją ich ruchów między ośrodki przetwarzania i pamięci w mózgu zajmuje się neuronalny system komunikacji i przetwarzania noszący nazwę "Biologicznej sieci pakietowej"™.

Proces przesyłania i przetwarzania informacji po opuszczeniu przez nią "kanału pierwotnego", należy dalej traktować, jako przesyłanie i przetwarzanie subsymbolu lub pakietu, będącego niepodzielną jednostką informacji, czyli kwantem informacji poruszającym się poza "kanałem pierwotnym".

Kwant informacji poruszającym się w "kanale pierwotnym" koduje intensywność bodźca, natomiast kwant informacji poruszający się poza "kanałem pierwotnym" zawiera również dodatkowe sygnatury.

Przesyłanie i przetwarzanie subsymboli lub pakietów bardzo upraszcza i uniwersalizuje przesyłanie i przetwarzanie informacji bez wnikania w ich strukturę i skład wewnętrzny, które dopiero są analizowane wewnątrz jakiegoś (na danym poziomie przetwarzania jeszcze nieznanego) procesu przetwarzania. Nic nie stoi też na przeszkodzie, aby skład sygnatur lub wartość jakiejś sygnatury subsymbolu lub pakietu ulegał zmianie. Pozostaje to już jednak w wewnętrznej gestii samego procesu. Na zewnątrz niego subsymbol lub pakiet pozostaje nadal niepodzielną jednostką informacji, o niedostępnej lub nieznanej, a w gruncie rzeczy nieistotnej, na danym poziomie przetwarzania, strukturze wewnętrznej (hermetyzacja lub enkapsulacja).

Jakie ma znaczenie dla mózgu enkapsulacja (hermetyzacja składników w subsymbolu lub pakiecie)? Ma istotne znaczenie, ponieważ po pierwsze, zapewnia ona niezależną pracę wszystkich procesów przetwarzających informację w mózgu, a po drugie, każdy proces może ukrywać przed innymi procesami wewnętrzne szczegóły realizacji swojego przetwarzania. Dla innych procesów szczegóły te są niewidoczne i w zasadzie nieistotne dla przetwarzania. Na przykład, w przypadku gdy "mechanizm scalania" zażąda dostępu do różnych systemów pamięci (o różnej metodologii przechowywania w niej pakietów lub subsymboli), procesy obsługujące te systemy zrealizują własne i niezależne procedury wyłonienia subsymboli zawartych w tym pamięciach. Reprezentacje subsymboli lub pakietów w tych pamięciach mogą być różne, ale przetworzone one zostają przez te procesy na subsymbole lub pakiety zrozumiałe dla "mechanizmu scalającego" i tam dostarczone.

Dzięki enkapsulacji, informacja może być przesyłana po sieci biologicznej za pomocą subsymbolilub pakietów nawet w różniących się fizycznie kanałach (pod względem biologicznej implementacji ich wykonania). Zazwyczaj skład i wartości niektórych sygnatur (w subsymbolu lub pakiecie) w fizycznie odmiennych kanałach mogą być różne, dostosowane do tych kanałów. Oznacza to, że ten sam subsymbol lub pakiet może podczas drogi wiele razy zmienić skład niektórych sygnatur lub ich wartości. Różne też mogą być składy sygnatur i ich wartości w subsymbolach lub pakietach zapamiętanych w różnych systemach pamięci, takich jak: pamięci długotrwałej, krótkotrwałej i sensorycznej. Jedyną informacją niezmienną pozostaje pierwotna (źródłowa) informacja (lub produkt jej przetworzenia), która ma być dostarczona do miejsca przeznaczenia i to jest główną rolą subsymbolu lub pakietu. Można go porównać do przesyłki listowej, którą należy dostarczyć do adresata różną pocztą: lotniczą, morską, lądową, internetową lub przy pomocy różnych dostawców, lecz treść tej przesyłki zawsze pozostaje stała.

Pojęcie subsymbolu lub pakietu bardzo ułatwia rozpatrywanie przetwarzania i przepływu informacji w mózgu na różnym poziomie ogólności.

Na poziomie "Biologicznej Sieci Pakietowej"™, na którym nie wnikamy w strukturę i skład subsymboli lub pakietów, można analizować ich bieg w mózgu bez potrzeby znajomości funkcjonowania poszczególnych ośrodków przetwarzania lub realizacji funkcjonalnej kanałów. To uniwersalizuje systemy przetwarzania przebiegające w mózgu także poza systemy biologiczne.

Dzięki obecności w subsymbolach lub pakietach sygnatur czasu i przestrzeni mogą one przebiegać w kanałach (np. w głównej wiązce "packet bus") w sposób nieuporządkowany pod względem i czasowym i przestrzennym. Dzięki temu mogą przemierzać kanały o różnej prędkości przesyłu sygnału, omijać uszkodzone części mózgu lub być kierowanie nowymi kanałami do niezniszczonych ośrodków przetwarzania. To wszystko nie wpływa na końcowy wynik ich scalenia (czyli na informację).

W odróżnieniu od "Sztucznych Sieci Neuronowych", "Biologiczne Sieci Pakietowe"™ (BNP) ["Biological Network Packet"™] nie są podporządkowane ogólnym sieciowym zasadom przetwarzania, lecz są wynikiem swoistej i niezależnej specjalizacji wielu grup neuronalnych na przestrzeni długiego rozwoju filogenetycznego organizmu. Komórki nerwowe (neurony), jakkolwiek żyją ze sobą w symbiozie, są niezależnymi jednostkami, które dopiero w sieci pakietowej tworzą skoordynowane zespoły funkcjonalne.

Rozpatrywanie pracy grup neuronalnych na poziomie subsymboli lub pakietów bardzo upraszcza i usprawnia analizę możliwości kognitywnych mózgu, bez wpływu na jakość tej analizy, w porównaniu do rozpatrywania pracy grup neuronalnych na poziomie samych impulsów czynnościowych, gdzie analiza jest bardzo skomplikowana i trudna, a niekiedy niejasna do zrozumienia (i wytłumaczenia) i z tego względu traktowana w sposób poglądowy lub zbyt ogólnikowy i przez to nic nie wnoszący do sprawy.

Ponadto "Biologiczna Sieć Pakietowa"™, rozpatrywana na poziomie subsymboli lub pakietów, może być bardzo łatwo przeniesiona na komputer (w postaci programu komputerowego). Implementując po stronie komputera odpowiedni interfejs można bezpośrednio połączyć komputer z mózgiem w zakresie jego możliwości kognitywnych.

Organizację przepływu subsymboli lub pakietów w mózgach wyższych filogenetycznie zwierząt wtóroustych, w tym mózgu człowieka, obrazują trzy „Kręgi Vesyper™” (szczegóły <<tutaj>>).

Pierwszy krąg, najmłodszy filogenetycznie, dotyczy odbioru i przetwarzania informacji sensorycznych oraz tworzenia się subsymboli lub pakietów, a także miejsca sensorycznej pamięci długotrwałej.

Drugi krąg, starszy filogenetycznie, dotyczy pamięci długotrwałej tymczasowej i świadomości, gdzie zachodzi zapamiętywanie i scalanie subsymboli lub pakietów.

Trzeci krąg, najstarszy filogenetycznie, dotyczy sterowania pracą mózgu, gdzie mieści się zarządzanie "Biologiczną Siecią Pakietową"™, które obejmuje między innymi synchronizację progu pobudliwości neuronów, mechanizm scalania subsymboli lub pakietów, zegar wewnętrzny, itd). Znajdują się tu również pamięć proceduralna nabyta i genetyczna. Są to struktury podkorowe mózgu.

W miejscu przechodzenie pierwszego kręgu w drugi występuje obszar pamięci krótkotrwałej [Short-Term Memory], miejsce wielomodalnej integracji różnych zmysłów i rodzenia się świadomości.

Każdy krąg jest swoisty dla przetwarzania subsymboli lub pakietów.

Elementy "Biologicznej Sieci Pakietowej"™ są zaimplementowane w komputerowy język SymP (Symbolic Processing), który jest przeznaczony do symbolicznego przetwarzania danych. Jedną z dziedzin zainteresowania języka SymP jest tworzenie interfejsu do bezpośredniego połączenia komputera z mózgiem. Pakietowe przetwarzanie i przesyłanie danych jest własnością wbudowaną w ten język, a pojęcie interfejsu jest podstawowych elementem tego języka.

Nic nie stoi na przeszkodzie, aby pakiet informacji, poruszający się w "Biologicznej Sieci Pakietowej"™ (czyli w mózgu) dalszą drogę kontynuował już w elektronicznej sieci pakietowej "Internet". Nakreśla to wizję bezpośredniego podłączenia do jednej mega-sieci pakietowej ok. 6.8 mld biologicznych mózgów (ilość ludzi na Ziemi) i ok. 1 mld komputerów (liczba wszystkich używanych komputerów, które w elektronicznej sieci pakietowej potrafią pracować doskonale), co stworzyłoby największy mózg w naszej galaktyce o niewyobrażalnej mocy obliczeniowej.

Bezpostaciowość strumienia subsymboli

Warto podkreślić, że strumień informacji w postaci subsymbolicznej jest bezpostaciowy, tzn. ułożenie przestrzenno-czasowe subsymboli w strumieniu nie jest nieistotne, ponieważ ta informacja zawarta jest już w sygnaturach poszczególnych subsymboli.

Przeglądając subsymbole w systemach pamięci bez zważania na sygnaturę czasu, umożliwia wgląd do wszystkich dotychczasowych doświadczeń i form poznawczych, bez względu na to, kiedy to było. Bezpostaciowość strumienia subsymboli sprawia, że subsymbole mogą być dowolnie rozproszone w strukturach neuronalnych mózgu.

Dopiero "mechanizm scalania" polegający na jednakowej synchronizacji neuronów, nawet oddalonych od siebie, wychwytuje rozproszoną informację i integruje ją w gotowe scalone produkty.

Postać subsymboliczna informacji w mózgu posiada bardzo wiele istotnych cech. Na próżno badacze mózgu będą poszukiwali w mózgu pełnych fragmentów informacji i czynności bioelektrycznych z nimi związanych. Podobnie, próby przełożenia czynności bioelektrycznej mózgu na zrozumiałą treść informacyjną (odbieraną subiektywnie przez właściciela mózgu) kończyć się będą niepowodzeniem. W tym celu trzeba znać najpierw klucz rozkodowujący postać subsymboliczną na pełną informację. Wydaje się, że może to być bariera znajomości algorytmu obliczeniowego.

Ponieważ strumień subsymboli jest bezpostaciowy, ważna jest tylko obecność subsymbolu w strumieniu w mózgu. Informacja może być przenoszona w postaci rozproszonej od jednego miejsce w inne. Czasowe przesunięcie subsymbolu w strumieniu nie wpływa na przenoszoną informację.

Subsymboliczna postać jest bardzo prosta do zapamiętywania i usuwania. Można zapamiętywać poszczególne subsymbole, w sposób szeregowy, równoległy lub dowolny.

Obecność tych samych subsymbole nie wpływa na postać przenoszonej informacji. Kopie subsymbolisą używane w celu zabezpieczenia informacji przed wpływem lokalnego uszkodzenia struktur neuronalnych.

Eksport informacji poznawczych

Niestrukturalność (bezpostaciowość) zbioru rozproszonych w mózgu subsymboli oraz bezpostaciowość strumienia subsymboli powodują, że subsymbole mogą w łatwy sposób być przemieszczane z jednego miejsca kory w inne, czyli z jednego ośrodka przetwarzania do innego, a także z jednej półkuli mózgowej do drugiej, a nawet z jednego mózgu do drugiego pod warunkiem istnienia, w ostatnim przypadku, pewnego medium przesyłowego.

Zbiór subsymboli w odróżnieniu od rozpatrywanej na poziomie połączeń neuronalnych struktury wag tych połączeń, posiada strukturę dynamiczną, uzyskiwaną dopiero podczas przetwarzania sygnatur zawartych w subsymbolach. Na tą strukturę ma wpływ jedynie obecność samych subsymboli, a nie statyczna relacja między nimi, dzięki czemu mogą być przesyłane z miejsca na miejsce, z różną prędkością i w różnych partiach.

Po przesłaniu pewnej partii subsymboli mogą one brać natychmiastowy udział w scalaniu informacji wraz z subsymbolami już obecnymi powodując na przykład zmianę interpretacji postrzeganej rzeczywistości. O przesyłaniu subsymboli jest poświęcony kolejny artykuł zatytułowany "Telepatia".

Kompensowanie urazu mózgu

W przypadku zniszczenia tkanki nerwowej wywołującego uszkodzenia ośrodków przetwarzania w korze mózgowej ( np. analizatorów sensorycznych), powstają różne dysfunkcje działania mózgu. Ponadto zauważa się spowolnienie pracy mózgu na skutek okrężnego ruchu subsymboli, omijającego uszkodzone miejsca.

W przypadku uszkodzenia ośrodków przetwarzania subsymbole są wysyłane w inne miejsca mózgu, do innych ośrodków przetwarzania, które przejmują role ośrodków uszkodzonych i uczą się odbierać i przetwarzać otrzymane subsymbole. Najczęściej odbywa się to w okresie rekonwalescencji po urazie mózgu, który wymaga wielu ćwiczeń.

Scalanie subsymboli

Świadomość i "marzenia senne" są stanami mózgu zwierząt wyższych filogenetycznie pierwoustych i wtóroustych, a zatem człowieka i owada także. Wbrew powszechnym przekonaniom, nie tylko mózg ludzki jest obdarzony możliwością przeżywania tych stanów.

Stany te są efektem działania pewnego mechanizmu zwanego "mechanizmem scalającym", w którym elementami scalania są subsymbole uzyskane wcześniej drogą kwantyzacji (fragmentaryzacji) czasowo-przestrzennej informacji wejściowej i subsymbole zapamiętane w różnych zasobach pamięci. Ponieważ mechanizm ten jest "działaniem twórczym", świat rysowany w świadomości jest tylko interpretacją rzeczywistości, którą odbiera właściciel mózgu. Produkty scalania subsymboli nazywamy interpretacją napływającej informacji i zawartej w różnych zasobach pamięci.

Do scalania subsymboli w pełną informację, "mechanizm scalający" używa nie tylko subsymboli znajdujących się aktualnie w "pamięci sensorycznej", zapamiętanych tam na wskutek bieżącej kwantyzacji informacji sensorycznej, ale również subsymboli zapamiętanych w pozostałych zasobach pamięci: krótkotrwałej, długotrwałej, "długotrwałej tymczasowej", stąd rzeczywistość oglądana poprzez świadomość lub "marzenia senne" jest tylko interpretacją wewnętrzną "mechanizmu scalającego", widzianą przez pryzmat wcześniejszego poznania oraz doświadczenia. Podejrzewa się, że "mechanizm scalania" zlokalizowany jest w części podkorowej mózgu.

Ponieważ interpretacja świata zewnętrznego jest tworzona na podstawie różnych zasobów pamięciowych, nie tylko "pamięci sensorycznej", które gromadzone są w czasie poznawania i doświadczania życiowego, dla każdego mózgu interpretacja ta jest inna, inna dla różnych ludzi i zwierząt w obrębie tego samego gatunku i między gatunkami.

Jeżeli znalibyśmy szczegóły proceduralne działania "mechanizmu scalającego" oraz potrafilibyśmy doświadczalnie lokalizować i odczytywać poszczególne subsymbole, zapamiętane w pamięci mózgu, wówczas mielibyśmy szansę na opracowanie technicznej metody scalania subsymboli poza mózgiem, na przykład w komputerze, a efekty scalania mogłyby być obrazowane na ekranie komputera. Powstałyby wtedy realne możliwości obiektywnego obrazowania procesów mentalnych doświadczalnych przez innych ludzi.

W zależności od tego, jakie systemy pamięci są w danej chwili dostępnie, interpretacja rzeczywistości może być zupełnie inna. Działanie farmakologiczne, alkoholowe, narkotyczne na mózg, czy też stany emocjonalne, chorobowe, zmęczenie, wyczerpanie, a także uszkodzenia lub wstrząśnienia mózgu oraz stan snu i marzeń sennych wywołują włączenie pewnych obszarów pamięci, a wyłączenie bądź osłabienie innych jej obszarów. Zmiana dostępu do zasobów pamięciowych powoduje zupełnie inną interpretację rzeczywistości niż ta, którą zazwyczaj doświadczamy. Na interpretację tą mają na przykład wpływ ostatnio odebrane informacje sensoryczne o silnie emocjonalnym zabarwieniu. Powodują uaktywnienie " ciała migdałowatego" - emocjonalnej pamięci podświadomej, a przytłumienie obszarów hipokampa - świadomej pamięci przestrzennej (kojarzeniowej), co może być skutkiem całkowitej zmiany poglądów na analizowaną sytuację.

Zjawisko wyłączenia pewnych obszarów pamięci i włączenia innych obszarów obserwujemy również podczas marzeń sennych. Interpretacja "śnionej" rzeczywistości jest wtedy zupełnie inna aniżeli doświadczana w stanie czuwania. Dysponowanie innym obszarem pamięci w trakcie marzenia sennego niż w stanie czuwania, wywołuje nieraz zjawisko "kontynuacji treści marzeń sennych" w kolejnych snach.

Charakterystycznym jest to, że człowiek nie jest w ogólne świadomym faktu włączania i wyłączania obszarów pamięci, wpływających na zmianę interpretacji odbieranej rzeczywistości. Jego poznanie i aktualne doświadczenia są zdeterminowane, w sposób nieświadomy, aktualnie aktywnymi obszarami pamięci.. Człowiek nie potrafi rozpoznać, kiedy ten obszar ulega rozszerzeniu, a kiedy zawężeniu. Podczas marzeń sennych nie jesteśmy na przykład świadomi, że zostały wyłączone obszary racjonalnego myślenia. Marzenia senne stają się nierozpoznawalną przez nas iluzją i przeżywamy przebiegające w marzeniach sennych zdarzenia tak, jakby odbywały się na jawie. W innym przypadku, po uszkodzeniu " kory przedczołowej", w której zlokalizowana jest pamięć doświadczeń życiowych i osobowości, zmienia się w sposób nieświadomy postępowanie i osobowość człowieka. To otoczenie złożone z innych ludzi potrafi dopiero stwierdzić taką zmianę.

Człowiek pozostający w stanie emocji, nie zdając sobie z tego sprawy, postępuje mniej racjonalnie niż w stanie równowagi i popełnia wiele błędów, których potem żałuje.

Subsymbole inicjujące

Proces scalania (integracji) jest wstępnie inicjowany przez "subsymbole inicjujące", które mogą pochodzić z różnych obszarów pamięci, a ponadto innych obszarów niż ten, którego dotyczy kontynuacja procesu scalania. W zależności od obszarów pamięci, z których są one pobierane wyróżniamy następujące możliwości:

• "subsymbole inicjujące" są pobrane z "pamięci sensorycznej" w "stanie czuwania". Rezultatem scalenia są "interpretacje" informacji sensorycznej aktualnie pobranej z receptorów zmysłowych.

• "subsymbole inicjujące" są pobrane z "pamięci sensorycznej" podczas "marzeń sennych". Rezultatem scalenia jest treść marzeń sennych modulowana sygnałami z pamięci sensorycznej. W czasie snu, część informacji, pozostająca w "pamięci sensorycznej", jest nadal dostępna mechanizmowi scalającemu. Ta część informacji może modulować treść marzeń sennych. Wystarczy na przykład włożyć słuchawkę radia do ucha (podczas emocjonującej rozmowy w radio) i zasnąć. Jeżeli w trakcie trwania marzenia sennego przebudzimy się, to nieraz zauważamy, że występuje pewien związek między wypowiedziami w radio, a treścią marzenia sennego. Podobny przypadek występuje, gdy wewnętrzna potrzeba organizmu rejestrowana w pamięci sensorycznej moduluje treść snu, która przedstawia się, jako ustawiczne poszukiwanie sposobu na zaspokajanie potrzeby i napotykanie różnych przeszkód, itp.

• "subsymbole inicjujące" są popierane z "pamięci krótkotrwałej". Rezultatem scalenia są myśli. "Subsymbole inicjujące" są kontynuowane subsymbolami pobranymi z "pamięci sensorycznej", krótkotrwałej, długotrwałej, "długotrwałej tymczasowej".

• "subsymbole inicjujące" są pobierane z "pamięci długotrwałej" (nowa kora) lub "długotrwałej tymczasowej" (stara kora) Rezultatem są przypomnienia.

• "subsymbole inicjujące" są pobrane z "pamięci proceduralnej". Rezultatem jest "automatyczne wykonanie czynności", dokonywane poza naszą uwagą.

• "subsymbole inicjujące" są pobrane z móżdżku. Rezultatem jest automatyczne wykonanie czynności mięśni związanych z wykonaniem ruchu np. kończyną (efektory mięśniowe współpracują z receptorami napięcia mięśni, receptorami dotykowymi, wzrokowymi i zachowania równowagi).

W tej chwili pisząc to zdanie, zapisuję treść ostatniej myśli pobranej z "pamięci krótkotrwałej", której scalenie zostało zainicjowane poprzednim ciągiem myślowym i tematem rozmyślania oraz zrealizowane przez "mechanizm scalający" w oparciu o dostępną wiedzę, w tym informacją uzyskaną z bieżącej pracy nad testem, informacją znalezioną w dostępnych zewnętrznych źródłach wiedzy ("pamięć sensoryczna") oraz informacją pamiętaną we własnych zasobach wiedzy ("pamięć długotrwała" lub "pamięć długotrwała tymczasowa").

Należy jeszcze raz podkreślić, że przestrzeń przeszukiwania subsymboli w celu ich scalenia nie ogranicza się jedynie do subsymboli dopiero co zapamiętanych w "pamięci sensorycznej", ale również subsymboli zapamiętanych w "pamięci długotrwałej" (kora nowa), " pamięci długotrwałej tymczasowej" (kora stara), a także "pamięci krótkotrwałej" zlokalizowanej w "korze przedczołowej" (bezpośrednia, bieżąca, operacyjna).

W procesie postrzegania "mechanizm scalania" używa cały zasób wszelkich pamięci, jaką mózg zdołał do tej pory zgromadzić, a "subsymbolami inicjującymi" scalanie są zwykle subsymbole z pamięci sensorycznej. Zakres "subsymboli" inicjujących proces scalania jest zawężany "systemem uwagi".

Zintegrowana informacja otrzymana po scaleniu subsymboli, nie pochodzi tylko od subsymboli aktualnie pozyskanych z zewnątrz, ale również od subsymboli zapamiętanych wcześniej w różnych zasobach pamięci.

Niezależnie od wybranego systemu pamięci, udostępniającego subsymbole, stosowany jest ten sam uniwersalny proces ich scalania. Warto zauważyć, że jeżeli w pamięci sensorycznej system scalający napotka na pewien malutki fragment pewnej informacji, to po scaleniu go z subsymbolami z pozostałych zasobów pamięci, tworzy pełną informację mającą istotne znaczenie dla właściciela mózgu. Poziom świadomości jest poziomem odbierania rzeczywistości poprzez cały bagaż doświadczeń życiowych.

Wynika stąd wniosek, że uświadomiona rzeczywistość nie pochodzi dokładnie od sygnałów odbieranych przez narządy zmysłów, jakby się wydawało, ale jest efektem pracy systemu scalającego informację przechowywaną w systemach pamięci. Oznacza to, że dla różnych mózgów uświadamiana rzeczywistość jest inna oraz, że do uświadomienia rzeczywistości nie wystarcza strumień informacji z receptorów zmysłowych. Można nawet tą rzeczywistość kreować w oderwaniu od pamięci sensorycznej, na przykład poprzez marzenia senne, w których subsymbolami inicjującymi scalanie są subsymbole z innych obszarów mózgu niż pamięć sensoryczna, a subsymbole zawarte w pamięci sensorycznej mogą jedynie modulować treść snów.

Tworzenie świadomości jest dynamicznym procesem scalania subsymboli, kreującym obraz, będącym interpretacją otaczającej rzeczywistości (subiektywną korektą tej rzeczywistości).

Wyniki scalania przechowywane w pamięci operacyjnej nie są trwałe. Aby mieć możliwość szybkiego odtwarzania i dalszego przetwarzania rezultatów scalenia, należy je zapamiętać. Wydawałoby się, że scalone produkty należałoby powtórnie skwantyzować, aby uzyskać ponownie subsymbole, które dopiero można zapamiętać. Jednakże scalanie subsymboli jest procesem dynamicznym polegającym jedynie na synchronizacji grup neuronów wchodzących w skład subsymboli i proces odwrotny do scalania polega tylko na desynchronizacji ich aktywności. Rezultaty scalania subsymboli mogą być na przykład zapamiętane na trwale poprzez zapamiętanie tych subsymboli z dodatkowym statycznym ich połączeniem przy pomocy jednej z sygnatur o tej samej wartości.

Poznanie sposobu identyfikacji subsymboli w mózgu oraz samego "mechanizmu scalającego" pozwoliłoby na obiektywne zaglądanie do świadomości innych mózgów, poprzez scalanie zidentyfikowanych wcześniej subsymboli poza mózgiem, na przykład w pamięci komputera .

Zapamiętywanie subsymboli

Podczas zapamiętywania następuje wyróżnienie pewnych atrybutów zdarzenia lub bodźca i przekształcenie w formę odpowiadającą systemowi pamięci.

W pamięci bodziec jest reprezentowany jako uporządkowana lista atrybutów z odpowiadającymi im wartościami. Odpowiada to utrzymywaniu w pamięci subsymboli (pakietów) odpowiadających różnym atrybutom bodźca. Dla danego bodźca mogą być wzięte pod uwagę różne cechy reprezentujące ten bodziec.

Pakiet, pozostawiający swój ślad w pamięci, drogą klonowania może zmienić się na pakiet krążący w dynamicznym kanale neuronalnym.

Klonowanie subsymboli w pamięci długotrwałej

Subsymbol w mózgu może posiadać wiele kopii. Zasada głosząca, że zanik subsymbolu jest sygnałem do sklonowania jego istniejącej kopii, czyli powstania kolejnej jego kopii, niesie w sobie skutek uodpor nienia przechowywanej w mózgu informacji od wymierania lub niszczenia pojedynczych neuronów, a nawet zniszczenia pewnego obszaru mózgu. Spełnienie tej zasady powoduje, że zniszczenie pewnego obszaru mózgu wiąże się z reakcją w innych obszarach mózgu, związaną z powstawaniem kolejnych kopii zniszczonych subsymboli. "Klonowanie subsymboli" powoduje, że pomimo starzenia się mózgu i wymierania neuronów, a nawet powstawania lokalnych zniszczeń, nie wpływa to na postać przechowywanej w tym mózgu informacji i na jego możliwość funkcjonowania. Wielka ilość neuronów w mózgu jest właśnie tym zapasem potrzebnym na "klonowanie subsymboli". Starcza to aż na 120 lat życia. U owada mózg jest kilkaset razy mniejszy i dlatego maksymalna długość jego życia nie przekracza kilku lat. Zdolność do "klonowania subsymboli" w mózgu człowieka posiada szczególnie "nowa kora" (neocortex).

Brak klonowania subsymboli w pamięci tymczasowej

Są obszary w mózgu, które są celowo pozbawione możliwości "klonowania subsymboli". Mózg wykorzystuje te obszary, jako "pamięć trwałą tymczasową". Przeniesione do tych obszarów subsymbole po pewnym czasie zanikają wraz z neuronami.

Proces klonowania subsymboli jest tu zastąpiony procesem napływania tych samych kopii subsymboli. Subsymbole, których najwięcej kopii przyszło ze strumieniem wejściowym, mają zdolność najdłuższego przetrwania. Napływanie kopii odbywa się poprzez powtarzanie tych samych czynności. Okazuje się, że nie tylko jednokrotny przyrost tych kopii się liczy (po pewnym czasie wolne subsymbole zanikają), ale sukcesywny ich napływ. Ilość kopii, jaka powstała w przeciągu pewnego czasu, decyduje o ważności danego subsymbolu w stosunku do innych subsymboli i o ewentualnej możliwości przeniesienia subsymbolu do obszaru mózgu, w którym istnieje już proces klonowania subsymboli (który jest procesem automatycznym w postaci samoklonowania) .Brakiem klonowania cechuje się kora stara (archicortex). Ponieważ zanikanie subsymboli spowodowane jest tu zanikaniem neuronów, więc aby pojemność pamięci tymczasowej się nie zmniejszała, zanik neuronów musi być rekompensowany neurogenezą, czyli powstawaniem nowych neuronów. Przykładem pamięci stałej tymczasowej jest hipokamp z neurogenezą w zakręcie zębatym.

Indeksowanie subsymboli

Subsymbole są rozproszone w korze mózgowej w różnych systemach pamięci. Dostęp do tych subsymboli odbywa się za pomocą specjalnej sieci neuronalnej zwanej indeksem, której zadaniem jest wskazanie subsymbolu lub "grupy subsymboli" na podstawie wartości cechy działającego bodźca, przy tym umiejscowienie zdarzenia w czasie, określone również w subsymbolu "sygnaturą czasu", nie jest brane pod uwagę.

Indeks subsymboli jest przechowywany w sieci neuronalnej układu siatkowatego. Ponieważ indeks ten dotyczy wyodrębnionej cechy bodźca, więc może być odtworzony na podstawie wartości wyodrębnionej cechy bodźca zakodowanej w "paczkach impulsów" wchodzących w skład subsymboli. Proces tworzenia indeksu nazywamy indeksowaniem subsymboli, który przebiega w czasie snu.

Braki w indeksie znacznie zwiększają średni czas dostępu do subsymboli lub powodują, że niektóre z nich są niewidoczne, co znacznie zwiększa obciążenie mózgu i obniża jego wydajność poznawczą. Całkowite zniszczenie indeksu nie ma jednak wpływu na zmianę zawartości poznawczej mózgu, ponieważ w sieci neuronalnej indeksu jest zawarty jedynie sam sposób dojścia do subsymboli na podstawie wartości cechy bodźca, a nie informacja poznawcza. Zniszczony indeks zostaje automatycznie otworzony w czasie snu.

W odróżnieniu od subsymboli, które są klonowane, indeks nie jest zabezpieczony przed zniszczeniem i z tego względu naruszenie połączeń synaptycznych i samych neuronów ma istotne znaczenie na indeks. Wpływ alkoholu i innych substancji chemicznych, mikroudarów mózgu, wstrząsień mózgu, zmęczenia, upośledza pracę indeksu powodując wrażenie pewnej ułomności, większego roztargnienia i podatności na błędy w pracy mózgu, lecz nie ma to większego wpływu na zawartość poznawczą ukrytą w subsymbolach rozproszonych w mózgu. Uszkodzenie wszystkich kopii subsymbolu, porozrzucanych po całej korze mózgu, należy do rzadkości. Natomiast nieodpor na na uszkodzenia sieć neuronalna indeksu, po jej naruszeniu upośledza pracę struktur odpowiedzialnych za utrzymanie równowagi ciała, postrzegania i rozsądnego myślenia. W czasie snu indeks zostaje odtworzony i mózg po wybudzeniu działa nadal prawidłowo, jakby nic się nie stało.

Przetwarzanie na poziomie subsymbolicznym

Mózg nie tylko dygitalizuje informację zmysłową w celu jej przechowywania i przesyłania między różnymi strukturami mózgu, ale również w celu usprawnienia przetwarzania tej informacji. Na wstępie należy powiedzieć, że informacja w mózgu jest przetwarzana tylko w postaci subsymbolicznej.

Co mózg zyskuje przetwarzając informację w postaci subsymbolicznej. Po pierwsze zaoszczędza wysiłku i pracy. Postać subsymboliczna bardzo ułatwia porównywanie. Jeżeli w strumieniu informacji otrzymanej z narządów zmysłu pojawia się pewien subsymbol, to jest on porównywany ze wszystkimi subsymbolami, jakimi mózg dysponuje w pamięci stałej różnych obszarów mózgowych, pamięci tymczasowej, a nawet z innymi subsymbolami strumienia.

Jeżeli informacja w mózgu była zapamiętana w postaci pierwotnej, nie zdygitalizowanej, to po pierwsze miałaby swoją reprezentację w postaci niezwykle złożonej sieci symbolicznej, a po drugie czas przeszukania informacji w tej sieci byłby bardzo długi (problemem heurystyczny). Po trzecie umieszczenie informacji w sieci symbolicznej wiązałoby się z przebudową struktury tej sieci, co jest również zabiegiem czasochłonnym. Pomimo nawet przeszukiwania równoległego sieci, czas zużyty na to przeszukiwanie byłby za długi. To samo miałoby miejsce z korygowaniem informacji, choćby szczątkowej na inną.

W ciągu ułamka sekundy do mózgu wpływa bardzo dużo danych wejściowych z narządów zmysłów. Przy małej efektywności przetwarzania mózg zatkałby się nieustannym napływem informacji, której nie potrafiłby przetworzyć w dostatecznie krótkim czasie. Jest to znany problem komputerowych symbolicznym systemów baz wiedzy.

Co prawda na wejściu można byłoby umieścić sztuczną sieć neuronową, która być może dawałaby sobie radę przy rozpoznaniu informacji wejściowej, to jednak proces uczenia tej sieci o nowe umiejętności rozpoznawania lub modyfikacji zapamiętanej informacji trwa zbyt długo, co przesądza o tym, że nie nadaje się do tego celu.

Jak mózg sobie radzi z tym zadaniem? Jeżeli chodzi o uczenie się nowych informacji, zapamiętuje nadchodzący strumień subsymboli w pamięci sensorycznej nie martwiąc się ani o interpretację, ani o dopasowywanie informacji do wiedzy już posiadanej.

Również proste jest usuwanie lub korygowanie zapamiętanej informacji. Po prostu subsymbole i ich kopie są usuwane z pamięci.

Z odróżnieniu od sztucznych sieci neuronowym, gdzie informacja jest rozproszona w sieci w sposób nieokreślony, mózg zarządza przetwarzaniem i przesyłaniem subsymboli po różnych strukturach mózgu w sposób kontrolowany. W zakres tego zarządzania wchodzą między innymi:

• tworzenie subsymboli
• tworzenie dynamicznych kanałów przesyłowych,
• rozsyłanie subsymboli po korowych ośrodkach przetwarzania informacji,
• zapamiętanie subsymboli w różnych systemach pamięci,
• klonowanie subsymboli i zabezpieczenie przed utratą informacji,
• indeksacja subsymboli,
• scalanie subsymboli,
• szukanie, porównywanie, selekcja, kojarzenie, abstrakcja, rozumowanie,
• system uwagi, itd.

Pamięć sensoryczna

Pamięć sensoryczna (SM) [Sensory Memmory] jest zaliczana do rodzaju pamięci bioelektrycznej o bardzo krótkim czasie trwania, bez której możliwości poznawcze mózgu nie byłyby możliwe. Rejestruje wszystkie subsymbole docierające z narządów zmysłów, inaczej mówiąc zapamiętuje całą informację sensoryczną docierającą do mózgu z narządów zmysłów. Pełni ona rolę bufora przejściowego, dostosowującego wielki strumień informacji wejściowej do możliwości przetwarzania mózgu

Zadaniem pamięci sensorycznej jest dokonanie identyfikacji bodźca, po czym informacja dzięki procesowi uwagi, może być przekazywana do pamięci krótkotrwałej w celu dalszego przetworzenia. Dzięki pamięci sensorycznej możemy przetwarzać dane o bodźcu, nawet po zakończeniu jego działania. Dla krótkiego czasu trwania bodźca mamy jeszcze wystarczający czas na analizę jego cech i identyfikację. Bardzo ważną rzeczą jest to, że przetwarzanie informacji sensorycznej może odbywać się w dłuższym czasie niż czas trwania bodźca, a także może zostać przerwane przez nowy bodziec.

Pamięć sensoryczna jak i pamięć długotrwała biorą udział w procesie porównania aktualnego bodźca ze śladem wcześniej zapamiętanych bodźców.

Utrata informacji w pamięci sensorycznej następuje na wskutek rozpadu śladu pamięciowego lub z powodu interferencji z następnym bodźcem. Pamięć sensoryczna jest zaliczana do pamięci przejściowej, gdzie subsymbole oczekują na przetworzenie. Te subsymbole, które nie zostały przetworzone ulegają rozpadowi udostępniając miejsce subsymbolom bieżącym.

Pamięć sensoryczna nie jest dostępna w sposób bezpośredni naszej świadomości. Świadomość ma dostęp do pamięci sensorycznej, zwanej pamięcią niższego poziomu, jedynie za pomocą pamięci krótkotrwałej (STM) [Short-Term Memory], w której uświadamiamy dopiero produkty scalania zapamiętanych subsymboli w pamięci sensorycznej pochodzących z kanałów sensorycznych. Pamięć sensoryczną nazywany często pamięcią ultrakrótkotrwałą (USTM) [Ultra-Short Term Memory] trwającą około sekundy czasu.

Mózg jest biologiczną implementacją "Ultraszybkiej Jednostki Inteligentnej"™, która "sensoryczne informacje", w postaci strumienia danych, zamienia błyskawicznie na strumień subsymboli. Strumień ten w połączeniu z subsymbolami, które jednostka już posiada (poznanie dotychczasowe) stanowi przestrzeń, w której przebiegają operacje przetwarzania odbywające się w czasie rzeczywistym w postaci porównywania, szukania i wnioskowana. Dobitnie o tym świadczy zjawisko maskowania wstecznego (ang. backward masking), polegające na tym, że bodziec sensoryczny podany w krótkim czasie po innym, podobnym bodźcu, utrudnia lub uniemożliwia spostrzeżenie czy rozpoznanie pierwszego bodźca.

W pamięci sensorycznej przetwarzaniu ulegają nie tylko subsymbole pochodzące od właściwego bodźca, ale i subsymbole pochodzące od bodźca następnego, co może modyfikować wynik przetwarzania. Pamięć sensoryczna zapobiega też zbyt dużemu natłokowi informacji. W wyniku przetwarzania pakietów, zostaje wydzielona informacja do dalszego przetwarzania, a pozostała odrzucona.

Ogólnie pamięć sensoryczna przechowuje surowe dane sensoryczne jeszcze przed ich przetworzeniem (np. dokonaniem ich interpretacji). Oznacza to, że po dokonaniu interperacji surowych danych przez procesy interpretacyjne informacja przechodzi do pamięci krótkotrwałej o innej organizacji pamięci i o dłuższych czasie trwania. Zachodzi przy okazji filtracja informacji ze względu na znaczenie dla jednostki.

Pamięć sensoryczna pod względem sposobu dostępu do pamięci jest na równi traktowana z pamięcią długotwałą LTM [long-term memory]

Pamięć sensoryczna jest pierwszym systemem pamięci na drodze biegu subsymboli. Metody badawcze, dotyczące pomiaru pamięci USTM (badania Georga Sperlinga), opierają się na pomiarach reakcji już uświadomionych, a więc testowania również pamięci krótkotrwałej (STM) [short term memory]. W badaniach Sperlinga badani proszeni są o wykonanie poleceń uświadomionych, a więc dotyczących już etapu, kiedy elementy pamięci sensorycznej zostały już scalane w dynamiczne reprezentacje, którymi posługuje pamięć krótkotrwała. Różnice w ilości pamiętanych liter między badaniem odtwarzania pełnego (ok. 3 litery), a badaniem odtwarzania częściowego (ok. 9 liter) wynika z faktu, że pamięć krótkotrwała dotyczy pamiętania sekwencyjnych całości (obiektów). W pierwszym badaniu badany otrzymał polecenie otworzenia całości, którymi są litery, a w drugim przypadku odtworzenia trzech całości, którymi są rzędy cyfr, a więc ilość pamiętanych liter jest w drugim przypadku większy.

Pamięć sensoryczna zapamiętuje całą informację sensoryczną, gdyż w takiej postaci może być dopiero dalej przetwarzana.

Pamięć krótkotrwała

Pamięć krótkotrwała (STM) [Short-Term memory], zwana także pamięcią bezpośrednią, operacyjną lub roboczą (niektórzy autorzy przydają im różna rolę), posiada ograniczony zakres i czas utrzymywania informacji w pamięci. Służy do bezpośredniego operowania zapamiętanymi elementami pamięci na poziomie świadomości.Maksymalny rozmiar bezbłędnie odtworzonego szeregu zapamiętanych elementów jest miarą zakresu pamięci bezpośredniej. Zakres ten wynosi 7 ± 2. W przypadku czytania tekstu pamiętamy ostatnie słowa, a także sens poprzednich zdań.

Informacje przechowywane w pamięci bezpośredniej mogą pochodzić z różnych źródeł:

• wejścia sensorycznego,
• zasobów pamięci długotrwałej,
• produktów wcześniejszych operacji poznawczych lub przetwarzania,

Ciekawym przykładem jest przypadek pacjenta, który pomimo niskiej pojemności pamięci bezpośredniej (odtwarzał tylko 2 cyfry) potrafił się uczyć nowego materiału, wykorzystując przy tym zamiast pamięci bezpośredniej pamięć długotrwałą.

Elementem zapamiętanego szeregu w pamięci bezpośredniej jest pewna porcja informacji. Może to być mniejsza lub większa porcja. Wielkość tej porcji w zasadzie nie ma znaczenia, ważna jest tylko ilość porcji. Reprezentacją tych porcji w korze mózgowej są synchrony. Niektórzy autorzy nazywają te porcje kawałkami (chunks).

Warto zaznaczyć, że zakres pamięci bezpośredniej wzrasta wra z z wiekiem od 2 dla 2 lat, do 5 dla 7 lat, aż do 7 dla 13-15 lat.

"Biologiczna Sieć Pakietowa"™ po stronie komputera

Sieci symboliczne

Dotychczasowe metody przetwarzania w systemach symbolicznych opierają się na istnieniu ścisłej zależności między strukturą sieci symbolicznej, a zgromadzonej w niej wiedzy. Wiedza kodowana jest w strukturze tej sieci. Inna struktura odpowiada innej wiedzy. Powoduje to, że gdy na wejściu pojawią się dane, to porównywane są one z wiedzą zawartą już w sieci symboli. Odbywa się to w ten sposób, że system odszukuje w sieci połączeń odpowiadającą tym danym strukturę sieci. Jeżeli brak takiej struktury, to wynik przeszukania wskazuje, gdzie można wstawić brakujące elementy struktury odpowiadającej wiedzy związanej z danymi. Przy dużych sieciach symbolicznych, porównanie danych z siecią zajmuje bardzo dużo czasu. Sprawia to, że systemy symboliczne nie nadają się do szybkiego reagowania na dane wejściowe, co przy specjalizowanych jednostkach inteligentnych jest podstawowym warunkiem, dlatego sieci symbolicznie na nadają się do budowy szybko-reagujących jednostek inteligentnych.

Sztuczne sieci neuronowe

W odróżnieniu od sieci symbolicznych sztuczne sieci neuronowe bardzo szybko dokonują porównania danych wejściowych z wiedzą zgromadzoną w sieci. Nie przeszkadza im nawet to, że dane mogą być niepełne. Ich istotną wadą jest brak możliwości wykonywania operacji wnioskowania, a więc w pełni kontrolowanych operacji przetwarzania danych. Sztuczne sieci neuronowe pozwalają modelować raczej intuicję, a nie świadome myślenie. Ponadto nie mogą one korzystać z gotowych reguł, lub kopiować wiedzę z jednostki do jednostki.. W przypadku zupełnie nieznanych obiektów lub zjawisk sztuczne sieci neuronowe są bezsilne i w tym przypadku, sieci symboliczne lepiej sobie radzą. To wszystko sprawia, że nie nadają się one do budowy jednostek inteligentnych.

"Ultraszybkie Jednostki Inteligentne"™

Wadą zarówno sieci symbolicznych i sztucznych sieci neuronowych jest to, że nie dają ścisłej odpowiedzi na pytanie, jaka jest istota umysłu człowieka i jak dokładnie go technicznie modelować. Istniejące koncepcje są niewystarczające i z tego względu niezadowalające.

"Ultraszybkie Iednostki Inteligentne"™ powstały na bazie przekonania, że rozpatrywanie umysłu człowieka na poziomie symbolicznym lub w postaci sztucznych sieci neuronowych nie są właściwym postępowaniem Więcej >>. W tym pierwszym wybiera się poziom zbyt wysoki, nie dający odpowiedzi na pytanie, jakie są podstawowe elementy składowe umysłu, które stanowią dopiero istotę wszystkiego, a w tym drugim przypadku zakłada się, że istnieje jedno optymalne rozwiązanie w wersji biologicznej, na którym należy się technicznie wzorować.

Budowa biologicznej jednostki inteligentnej w oparciu o
  "Wektorowy Procesor Symboliczny"™

Koncepcja "Ultraszybkich Jednostek Inteligentnych"™ opiera się na właściwościach "Wektorowego Procesora Symbolicznego"™ (praktyczną realizacją tego procesora jest VESYPER™). Zakłada ona modelowanie umysłu człowieka na poziomie niższym od symbolicznego, zwanym poziomem subsymbolicznym, na którym działa pewien procesor symboliczny, co stanowi pod względem technicznym bardziej optymalne rozwiązanie niż zapewniają to sztuczne sieci neuronowe (koncepcja ich narzuca się wprost z rozwiązania biologicznego i stanowi, że subsymbole są odpowiednikami połączeń synaptycznych między neuronami).

Znaczenie poziomu subsymbolicznego jest istotne, ponieważ na poziomie tym odbywają się wszystkie procesy przetwarzania subsymboli z wykorzystaniem pełnej szybkości obliczeniowej komputera. Dopiero złożenia tych operacji, na wyższym poziomie, stanowią operacje symboliczne uświadamiane dopiero przez człowieka.

Każda koncepcja musi mieć tą szczególną własność, na której opiera się jej wyjątkowość, dzięki której może istnieć. Tą właśnością jest niezależność struktury zbioru subsymboli od wiedzy. Inaczej mówiąc, niezależnie od tego, jaką postać przybierze w danej chwili struktura subsymboliczna, odpowiada ona zawsze tej samej wiedzy.

W zależności od procesu przetwarzania subsymboli, struktura subsymboli może przybrać postać indeksowaną lub relacyjną, strumienia do przesyłania subsymboli, a także strukturę bezpostaciową, jednak. zawsze zbiór tych subsymboli reprezentuje tą samą wiedzę.

Cała wiedza mieści się bowiem w subsymbolach, a nie z strukturze ich połączeń, czyli inaczej niż w przypadku symbolów.

Drugą nie mniej ważną właściwością tej koncepcji jest możliwość dokonywania operacji wnioskowania bezpośrednio na poziomie subsymbolicznym, z tego względu, że dane wejściowe są przetwarzanie na postać subsymboliczną, a nie symboliczną. Wnioskowanie takie ma tą cechę, że może przebiegać przez zbiór subsymboli bez zważania na aktualną postać struktury tego zbioru, także przez różne struktury zbiorów subsymboli. Dzięki możliwości przybierania przez zbiór subsymboli, dowolnej postaci, na przykład strumieni danych, możliwa jest realizacja "magistracji subsymbolicznej"™ łączącej elementy wewnętrzne jednostki inteligentnej.

W dotychczasowych rozwiązaniach technicznych, na przykład sieci symbolicznej lub sztucznej sieci neuronowej, po podaniu danych na wejściu oczekuje się na dane na wyjściu. Takie rozwiązania nie zapewniają obróbkę dużej ilości wielomodalnych danych wejściowych.

W przypadku "Ultraszybkich Jednostek Inteligentnych"™ przetwarzanie danych wejściowych przebiega w inny sposób i dotyczy bardzo dużej ilości danych. Dane wejściowe w postaci strumienia danym zamieniane są na strumień subsymboli, który w połączeniu z subsymbolami, które jednostka już posiada (wiedza dotychczasowa) stanowi przestrzeń, w której przebiegają operacje przetwarzane w postaci porównywania, szukania i wnioskowana (przetwarzanie w czasie rzeczywistym).

"Ultraszybka Jednostka Inteligentna"™ odbiera napływające dane w sposób ciągły i w sposób ciągły je przetwarza. Odbierane są wszystkie dane, bez względu na to, czy dana jest istotna w danej chwili dla jednostki, czy nie (może się okazać, że dana jest istotna w trakcie późniejszego wnioskowania). Taki tryb pracy zapewnia bardzo dużą przepustowość oraz dużą szybkość przetwarzania danych, stąd nazwa ultraszybka jednostka inteligentna.

"Ultraszybka Jednostka Inteligentna"™ posiada również mechanizm usuwania zbędnych subsymboli, nagromadzonych w procesie wczytywania strumienia danych.

Inaczej mówiąc "Ultraszybka Jednostka Inteligentna"™ pochłania w czasie rzeczywistym wszystkie informacje wejściowe, usuwa informację nieistotną, a gromadzi informację ważną z punktu widzenia wiedzy już zgromadzonej.

"Ultraszybkie jednostki inteligentne"™ (ang. "ULtra-HIgh-SPeed INtelligent Unit"™), oparte na "Wektorowym Procesorze Symbolicznym"™,

"Wektorowe Procesory Symboliczne"™ i oparte na nich "Utraszybkie Jednostki Inteligentne"™ odtworzyły szerokie możliwości rozwoju inteligentnych technologii z prawdziwego zdarzenia.

W laboratorium DIL są obecnie prowadzone prace programistyczne nad realizacją "Wektorowego Procesora Symbolicznego"™ i "Ultraszybkiej Jednostki Inteligentnej"™ według wcześniej opracowanych już założeń projektowych.

Bezpośrednie połączenie komputera z mozgiem

Upatruje się możliwość podłączenia interfejsu komputerowego na poziomach następujących kanałów:

• poziom kanałów wspólnych dla wszystkich modalności zmysłowych, w których do pakietów dodawana jest sygnatura czasu (time stamp). Znajduje się on w obszarze pierwszego kręgu Vesyper™. Komputer może odbierać pakiety bezpośrednio pochodzące z narządów sensorycznych człowieka.

• poziom scalania pakietów w świadome reprezentacje. Znajduje się on w zakończeniu pierwszego kręgu Vesyper™ i w obszarze drugiego kręgu Vesyper™. Komputer może odbierać reprezentacje świadome.

• poziom pakietów decyzyjnych. Znajduje się on w obszarze trzeciego kręgu Vesyper™. Komputer może odbierać pakiety związane z decyzją motoryczną.

• poziom emocjonalny. Znajduje się on w obszarze drugiego kręgu Vesyper™. Komputer może odbierać pakiety związane z emocjami

• poziom doświadczeń życiowych. Znajduje się w przedniej części wszystkich kanałów Vesyper™. Komputer może testować pamięć związaną z doświadczeniami życiowymi

• poziom tymczasowej pamięci świadomej. Znajduje się w brzusznej części drugiego kręgu Vesyper™. Komputer może testować pamięć związaną z poczuciem upływu czasu.

Komputer jest wyposażony w interfejs programowy i sprzętowy oparty na tych samych protokołach, jakich używa "Biologiczna sieć pakietowa"™.

Modelowanie kognitywnej pracy mózgu

Przedstawiona tu koncepcja kwantyzowania, utrzymywania i scalania informacji w mózgu została po raz pierwszy sformułowana w roku 2009 i wykorzystana w laboratorium Digital Intelligence Laboratory do komputerowego modelowania kognitywnej pracy mózgu w postaci "Ultraszybkiej Jednostki Inteligentnej"™ . Algorytm "mechanizmu scalającego" został zrealizowany w oparciu o język SymP, a za procesor realizujący przetwarzanie wykorzystano "Wektorowy Procesor Symboliczny"™ (VESYPER™). Wszystko to opiera się na koncepcji "Biologicznej Sieci Pakietowej"™.

Zakończenie

Niniejsza praca stanowi wprowadzenie do kolejnej pracy zatytułowanej "Telepatia", przy czym telepatia dotyczy nie tylko przesyłania informacji na poziomie subsymbolicznym (pakietowym) między mózgami, ale także między mózgiem a komputerem i ta ostatnia możliwość będzie nas szczególnie interesować.

Waldemar Wietrzykowski
Computational Neuroscience
Digital Intelligence Laboratory
email:

Literatura

1. Henri M. Duvernoy: The human hippocampus.
2. Inderbir Singh: Textbook of human neuroanatomy.
3. Shawn P. Moore,Thomas G. Psarros: The Definitive Neurological Surgery Board Review
4. John Raymond Smythies: International review of neurobiology, Tom 7
5. Pablo Alvarez and Larry R. Squire: Memory consolidation and the medial temporal lobe. A simple network model.
6. prof. Adam Bochenek - Uniwersytet Jagielloński w Krakowie - Podręcznik dla studentów i lekarzy: Anatomia człowieka
7. Dla studentów Analityki Medycznej: Ćwiczenie 5B. Zmysł i percepcja. Czucie dotyku,temperatury, bólu
8. Bogusław Gołąb, Władysław Z.Traczyk Anatomia i fizjologia człowieka, podręcznik dla studentów farmacji, Państwowe Zakłady Wydawnictw Lekarskich, Warszawa 1981
9. Doc.dr med. Stefan Klonowicz: Praca umysłowa, Państwowy Zakład Wydawnictw Lekarskich, Warszawa 1974.
10. Skrypt dla studentów opracowany na podstawie "Anatomii prawidłowej człowieka" prof. T. Marciniaka
11. Dominika Raudzis - Politechnika Opolska. Wydział Wychowania Fizycznego i Fizjoterapii. Kierunek Fizjoterapia: Biofeedback
12. Witold Woźniak - skrypt: Ośrodkowy układ nerwowy
13. Zbigniew Jankowski, Roman Hauser, Tomasz Gos, Krzysztof Wiśniewski - Katedra i Zakład Medycyny Sądowej AM w Gdańsku: Padaczka: patogeneza, przyczyny śmierci.
14. Bogusław Żernicki: Mechanizmy działania mózgu, Wszechnica Polskiej Akademii Nauk, Warszwa 1980.
15. Teresa Górska, Anna Grabowska, Jolanta Zagrodzka: Mózg a zachowanie, Wydawnictwo Naukowe PWN,Warszawa 1997.
16. Leszek Janiszewski, Grażyna Barbacka-Surowiak, Józef Surowniak: Neurofizjologia porównawcza, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1993.
17. Peter. N.R.Usherwood; Układ Nerwowy, Państwowe Wydawnictwo Naukowe,Warszawa 1976.
18. Bear, Connors Et Paradiso: Budowa prototypowego neuronu. Rozdział 2.
19. Madga Jagodzińska: Psychologia pamięci. Badania, teorie, zastosowania.
20. Autor nieznany: Rozwój układu nerwowego. Rodział 9.
21. Witold Woźniak: Ośrodkowy układ nerwowy.
22. Jan J. Mulawka: Systemy ekspertowe,WNT Warszawa1996
23. Eugeniusz Gatnar, Katarzyna Stąpor: Prolog. Język sztucznej inteligencji, Wydawnictwo PLJ, Warszawa 1991
24. Czesław Basztura: Rozmawiać z komputerem, Wrocław 1992
25. Joanna Chromiec, Edyta Strzemieczna: Sztuczna inteligencja. Metody konstrukcji i analizy systemów eksperckich, Akademicka Oficyna Wydawnicza PLJ, Warszawa 1994

Zobacz linki

26. prof. Wolf Singer, Max Planck Institute for Brain Research: Neuronal Synchrony: A Versatile Code for the Definition of Relations?
27. prof. Andrzej Chmielecki, Uniwersytet Gdański: Między mózgiem i świadomością. Próba rozwiązania problemu psychofizycznego
28. prof. Andrzej Chmielecki, Uniwersytet Gdański: Matematyczne podstawy tworzenia reprezentacji poznawczych
29. prof. Andrzej Chmielecki, Uniwersytet Gdański: Fenomen rozumienia
30. prof. Andrzej Chmielecki, Uniwersytet Gdański: Artykuły
31. prof. Maria Jagodzińska, Uniwersytet Warszawski: Psychologia pamięci. Badania, teorie, zastosowania
32. prof. Ewa Czerniawska, Uniwersytet Warszawski: Psychologia uczenia się i pamięci
33. prof. Wodzisław Duch, Uniwersytet Mikołaja Kopernika: Świadomość i dynamiczne modele działania mózgu
34. prof. Wodzisław Duch, Uniwersytet Mikołaja Kopernika: Wykłady 1
35. prof. Wodzisław Duch, Uniwersytet Mikołaja Kopernika: Wykłady 2
36. prof. Wodzisław Duch, Uniwersytet Mikołaja Kopernika: Funkcjonalna budowa mózgu
37. prof. Wodzisław Duch, Uniwersytet Mikołaja Kopernika: Wyższe czynności psychiczne
38. prof. Wodzisław Duch, Uniwersytet Mikołaja Kopernika: Działanie mózgu, najprostsze teorie
39. prof. Wodzisław Duch, Uniwersytet Mikołaja Kopernika: Pozostałe zmysły
40. prof. Wodzisław Duch, Uniwersytet Mikołaja Kopernika: Pień mózgu
41. prof. Wodzisław Duch, Uniwersytet Mikołaja Kopernika: Słowniczek mózgu
42. prof. Wodzisław Duch, Uniwersytet Mikołaja Kopernika: Umysł i molekuły
43. prof. Wodzisław Duch, Uniwersytet Mikołaja Kopernika: Pamięć
44. prof. Wodzisław Duch, Uniwersytet Mikołaja Kopernika: Emocje i układ limbiczny
45. prof. Jerzy Vetulani - MWSZ im. Józefa Dietla i Instytut Farmakologii PAN w Krakowie: Mózg a sztuka
46. prof. Mark Dubin - University of Colorado: Brodmann Areas in the Human Brain with an Emphasis on Vision and Language
47. Simon Moss: Dopamine, Oxytocin, Dorsolateral prefrontal cortex, Amygdala, Digit ratio, Entorhinal cortex Hippocampus, Anterior cingulate cortex, Serotonin, Ventrolateral prefrontal cortex, Insular cortex.
48. Israela Balderas, Carlos J. Rodriguez-Ortiz, Paloma Salgado-Tonda, Julio Chavez-Hurtado, James L. McGaugh, Federico Bermudez-Rattoni: The consolidation of object and context recognition memory involve different regions of the temporal lobe
49. Gray, Henry: Anatomy of the Human Body
50. prof. Elżbieta Hornowska - Instytut Psychologii UAM, Poznań: Wykorzystanie psychobiologicznej koncepcji osobowości R. C. Cloningera w obszarze uzależnień
51. prof. Jolanta Rabe-Jabłońska: Spektrum zaburzenia obsesyjno-kompulsyjnego a spektrum zaburzeń impulsywnych.
    Miejsce agresji w obu grupach zaburzeń
52. Włodzimierz Płotek, Uniwersytet Medyczny w Poznaniu: Budowa i funkcja synaps elektrycznych (gap junctions) w ośrodkowym układzie nerwowym
53. Jan Kaiser. Instytut Psychologi. UJ. Na arenie świadomości.O świadomości i jej mózgowych wskaźnikach
54. Mirosław Harciarek: Ukryty porządek umysłu a holografia mózgu
55. Jerzy Andrzej Chmurzyński, Instytut Biologii Doświadczalnej im M. Neckiego PAN: O naturze czasu
56. Gary Bruno Schmid,Ph.D.: Conscious vs. Unconscious Information Processing in the Mind-Brain
57. Polskie Towarzystwo Etologiczne, Instytut Biologii Doświadczalnej im M. Neckiego PAN: Lektury
58. Science News: Time-Keeping Brain Neurons Discovered
59. Polskie Towarzystwo Kognitywistyczne: Sposoby działania umysłu i metody ich badania
60. M. Berndt-Schreiber: Wprowadzenie do analizy obrazów cyfrowych
61. Grzegorza Świtaj: Reprezentacja wiedzy: fakty, reguły, ramy, współczynniki wiarygodności
62. Maciej Klemensowicz: System do przeprowadzania wzrokowych eksperymentów psychofizjologicznych z wykorzystaniem multisensora Jazz
63. Marek Kasperski: Nauki o mózgu
64. Marek Kasperski: Świadomość a mózg
65. Marek Kasperski: Wortal naukowy poświęcony tematyce umysłu, mózgu i sztucznej inteligencji
66. Marek Kasperski: Artykuły
67. Piotr Lasoń: Cykle życia
68. Redakcja Racjonalista: Subtelne fale gamma rządzą naszą wyobraźnią
69. Adam Klasik: Anatomiczna i neurobiologiczna analiza struktur odpowiedzialnych za procesy przetwarzania informacji
70. Nicholas J. Strausfeld, Lars Hansen, Yongsheng Li, Robert S. Gomez and Kei Ito: Evolution, Discovery, and Interpretations of Arthropod Mushroom Bodies
71. Sami Ikonen - University of Kuopio. Department of Neuroscience and Neurology: The role of the septohippocampal cholinergic system in cognitive functions
72. Edward R. Flotte - Flotte's Outline of Neuroscience: Neuroanatomy
73. Henri M.Duvernoy: The Humann Hippocampus
74. Ben Best: Chapter 3 - Learning, Memory and Plasticity
75. Edward E. Flotte: Neuroscience
76. John Raymond Smythies: International review of neurobiology
77. Brain: Prosencephalon
78. Brain Atlas: Brodmann Areas for fMRI
79. Wikipedia, the free encyclopedia: Brodmann area
80. Wikipedia, the free encyclopedia: Parahippocampal gyrus
81. FireAiD Анатомия человека: Ассоциативные волокна
82. Психофизиология человека: Ассоциативные пути центральной нервной системы
83. Alina Borkowska, Marta Tomaszewska, Monika Wilkość, Andrzej Cichosz, Wiktor Dróżdż, Janusz Rybakowski: Korzystne efekty dodania walproinianu do leczenia donepezilem w chorobie Alzheimera
84. Emilia Leszkowicz - Katedra Fizjologii Zwierząt, Uniwersytet Gdański: Znaczenie czynnościowe ośrodkowych rytmów synchronicznych ze szczególnym uwzględnieniem rytmu theta
85. Ryszard Eustachiewicz, Iwona Łuszczewska-Sierakowska, Radosław Szalak - Akademia Rolnicza w Lublinie: Budowa i topografia zakrętu przyhipokampowego (gyrus parahippocampalis) u piesaka (alopex lagopus)
86. Jarosław J.Barski, Joanna Lewin-Kowalik, Aleksander L.Sieroń: Współczesne poglądy na strukturę i funkcje hipokampa
87. M. Pąchalska, J. Talar, P. Baranowski, B.D. MacQueen: Rehabilitacja funkcji wykonawczych u chorych po zamkniętych urazach czaszki
88. bpd.szybkanauka.net: Borderline Personality Disorder (BPD) czyli Emocjonalnie Niestabilne Zaburzenie Osobowości "Zagubienie w lustrzanym odbiciu"
89. Jan Jaracz: Neuroanatomia depresji w świetle czynnościowych badań neuroobrazowych
90. Radosław Szalak, Ryszard Eustachiewicz, Grzegorz Lonc, Iwona Łuszczewska-Sierakowska - Katedra Anatomii Zwierząt Wydziału Medycyny Weterynaryjnej AR, ul. Akademicka 13, 20-033 Lublin: Morfologia neuronów i topografia tworu hipokampa u szynszyli
91. Paulina Jedynak, Piotr Jahołkowski, Robert K. Filipkowski: Neurogeneza dorosłych a depresja
92. Elżbieta Łuczywek: Neuropsychologiczne aspekty choroby Alzheimera
93. Urszula Mirosz: Wpływ dominacji stronnej na słyszenie, przetwarzanie i przechowywanie informacji językowych
94. Samodzielny Proprzemysłowy Instytut Naukowy ADEVIQ. Wydział Filozofii: Wprowadzenie do bilateralnej teorii umysłu
95. Halika Borkowska: Neuropsychologiczne i neurobiologiczne aspekty pamięci operacyjnej
96. Monika Leśkiewicz, Władysław Lasoń: Postępy w badaniach neurochemicznych mechanizmów padaczki
97. Neurofizjologia. Wykład II
98. Michał Steuden: Lęk przyczyną "Zespołu zaprzeczenia zdrowiu". Analiza przypadków
99. Michał Steuden: Lęk w organicznych uszkodzeniach mózgu
100. Małgorzata Dąbkowska - Klinika Psychiatrii Collegium Medicum w Bydgoszczy, Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu: Lęk w życiu człowieka
101. Ilona Laskowska, Marcin Ciesielski, Edward Jacek Gorzelańczyk: Udział jąder podstawy w regulacji funkcji emocjonalnych
102. Ilona Laskowska, Edward Jacek Gorzelańczyk: Rola jąder podstawy w regulacji funkcji poznawczych
103. Na podstawie wykładów prof. Grabowskiej: Emotions and brain
104. Michał Żukowski - w oparciu o podręcznik programu GENESIS: Dynamika sieci kory mózgowej
105. Beata Ponikowska - Katedra i Zakład Fizjologii AM we Wrocławiu: Nowoczesne metody badania zmysłu węchu
106. Joanna Grabska-Chrząstkowska - Katedra Automatyki AGH: Metody wizualizacji mózgu
107. prof. W.W.: Anatomia ośrodkowego układu nerwowego 2003/2004 - Wykłady
108. Jakub Szewczyk - Instytut Psychologii UJ: Organizacja ruchów dowolnych
109. Marta Rynda: Wyparte wspomnienia z perspektywy neurofizjologii
110. Centrum nauki Kopernik: Zapamiętać i przypomnieć
111. Leszek Korolkiewicz: Biofeedback
112. Scribd.com: Wprowadzenie do biopsychologii II. Mózgowe mechanizmy pamięci
113. Alina Borkowska: Pamięć operacyjna i jej zaburzenia w chorobach psychicznych
114. Andrzej Augustynek: Wybrane zagadnienia z podstaw psychiki
115. Jerzy Vetulani: Pamięć - wewnętrzny zmysł duszy
116. Agnieszka Kozłowska-Rajewicz: Uczenie się i pamięć
117. Marcin Rotkiewicz, Aneta Brzezicka: Czy to jeszcze pamiętasz
118. Robert M. Hazen, Maxine Singer: Mózg człowieka. Jaka jest podstawa pamięci?
119. Aquarius - Instytut Rozwoju Umysłu: Fale mózgowe
120. Marcin Ciesielski: Podstawy anatomii układu nerwowego
121. Pliki dla studentów: Mózgowe mechanizmy procesów emocjonalnych
122. Anatomia człowieka: Układ limbiczny
123. neuropsychologia.blog.pl: Układ limbiczny
124. Oleksy Adam: Inteligencja emocjonalna
125. Monika Urbańska: Zrozumieć emocje
126. Małgorzata Świerkocka-Miastkowska1, Maciej Klimarczyk, Roman Mazur: Zrozumieć układ limbiczny
127. Richard A. Friedman: Słowo staje się zdrowiem
128. Stefan Klein: Czas. Przewodnik użytkownika
129. Christopher Koch: Od "Aha!" do zmiany
130. Michał Żukowski: Dynamika sieci kory mózgowej
131. Marcin Rotkiewicz: Pożytki z gimnastyki umysłu
132. Marcin Ciesielski: Wartość samokontroli a neuronauka
133. Marzena i Mariusz Majerczyk: Móżdżek
134. Patrycja Nocoń: Mózgowe mechanizmy mowy
135. Urszula Witaszczyk: Afazja - definicja i podział
136. Władysław Pitak: Afazja (diagnoza i leczenie wg Łurii)
137. Anna Błońska: Sztuczny mózg myszy
138. Ewelina Karpacz: Figle umysłu
139. Luiza Skrzypczyńska: Zagadki ludzkiego umysłu
140. mail autora: woland_83@tlen.pl: tytuł: Anatomia ośrodkowego układu nerwowego
141. neurologiaa.republika.pl: Neurologia
142. Na podstawie dr n. med. Walenty Nyka : Wybrane pojęcia z neurologii
143. Waldemar Szelenberger: Neurobiologia snu
144. Marta Rynda: Wyparte wspomnienia z perspektywy neurofizjologii
145. Sciaga.pl: Układ nerwowy
146. Medigo: Układ nerwowy
147. Ratownik medyczny: Budowa układu nerwowego
148. mail: aaugust@uci.agh.edu.pl tytuł: Psychologia społeczna
149. ib.ap.siedlce.pl: Cytoszkielet
150. Tablica dydaktyczna: Ewolucja zwierząt. Rozwój świata zwierzęcego na Ziemi

Zobacz też

• Czy komputer potrafi myśleć?
• Myślące maszyny
• "Biologiczna Sieć Pakietowa"™
• Telepatia
• Publikacje

Linki

• Inteligencja

<  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12

Copyright  © 17.10.2010 net3plus;